Question

小麗同學要測量一個未知電阻R_x的阻值．實驗桌上已準備的器材有：電流表、符合要求的電源、電阻箱、滑動變阻器各一個，兩個開關和導線若干．小麗想利用已有器材，通過“替代法”測量R_x的阻值，請你幫她設計電路圖、補充實驗步驟．
（1）請畫出你幫小麗設計的實驗電路圖．
（2）請將實驗步驟補充完整：
①將電流表調零、開關斷開，按照電路圖連接電路元件，并使滑動變阻器連入電路的阻值最大．
②

 

；

 

．
③記錄此時電阻箱的示數R₀，待測電阻的阻值R_x=R₀．
④測量結束，斷開電路，整理器材．

Answer 1

分析：在本題的實驗中，等效替代就是在電路其他條件不變的情況下，用可以直接讀出阻值的變阻箱來等效替代待測電阻．實驗前，為了保護電路應將滑動變阻器的滑片置于最大阻值處，先使R_X接入電路，后使電阻箱接入電路，使前后兩次電路中的電流、滑動變阻器滑片的位置不變，這樣就可以通過電阻箱得出待測電阻的阻值了．

解答：解：（1）根據“替代法”的思想可知，電阻箱與待測電阻并聯且分別有一個開關控制，然后與滑動變阻器、電流表、電源組成電路，如下圖所示：

（2）實驗的大致過程是：按圖連好電路，使電阻箱先調到最大阻值．閉合開關S₁前，滑片P置于圖中的a端，這樣使接入電路的阻值最大，可以保護電路．閉合開關S₁和S₃，此時R_X接入電路，調節滑動變阻器，記下電流表的示數I．再斷開開關S₃閉合S₂，此時變阻箱接入電路，在不改變滑動變阻器的情況下，調節電阻箱，使電流表的示數與先前相同．那么，此時電阻箱的示數就是電阻R_X的阻值．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）閉合開關S₁，此時電路中R_X與滑動變阻器串聯，移動滑動變阻器后，應記下電流表的示數；
斷開開關S₁，閉合開關S₂，此時電路中電阻箱與滑動變阻器串聯，調節電阻箱的阻值，使電流表的示數與上次相同．

點評：本題的實驗中，利用電阻箱和等效替代法來測電阻是一大特點，無論是借助一塊電流表還是電壓表，目的都是為了使電路中的其他條件不變，這樣才能達到“等效”的目的．設計成兩個支路，各由一個開關控制，則是為了便于操作，避免元件拆裝帶來的麻煩．此類方法簡便實用，效果明顯，值得我們學習和借鑒．