Question

小麗同學(xué)要測(cè)量一個(gè)未知電阻R_x的阻值．實(shí)驗(yàn)桌上已準(zhǔn)備的器材有：電流表、符合要求的電源、電阻箱、滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干．小麗想利用已有器材，通過(guò)“替代法”測(cè)量R_x的阻值，請(qǐng)你幫她設(shè)計(jì)電路圖、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟．
（1）請(qǐng)畫(huà)出你幫小麗設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①將電流表調(diào)零、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，按照電路圖連接電路元件，并使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大．
②______；______．
③記錄此時(shí)電阻箱的示數(shù)R₀，待測(cè)電阻的阻值R_x=R₀．
④測(cè)量結(jié)束，斷開(kāi)電路，整理器材．

Answer 1

解：（1）根據(jù)“替代法”的思想可知，電阻箱與待測(cè)電阻并聯(lián)且分別有一個(gè)開(kāi)關(guān)控制，然后與滑動(dòng)變阻器、電流表、電源組成電路，如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)的大致過(guò)程是：按圖連好電路，使電阻箱先調(diào)到最大阻值．閉合開(kāi)關(guān)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(hù)電路．閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₃，此時(shí)R_X接入電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記下電流表的示數(shù)I．再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃閉合S₂，此時(shí)變阻箱接入電路，在不改變滑動(dòng)變阻器的情況下，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)與先前相同．那么，此時(shí)電阻箱的示數(shù)就是電阻R_X的阻值．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）閉合開(kāi)關(guān)S₁，此時(shí)電路中R_X與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器后，應(yīng)記下電流表的示數(shù)；
斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S₂，此時(shí)電路中電阻箱與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)與上次相同．
分析：在本題的實(shí)驗(yàn)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(lái)等效替代待測(cè)電阻．實(shí)驗(yàn)前，為了保護(hù)電路應(yīng)將滑動(dòng)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(dòng)變阻器滑片的位置不變，這樣就可以通過(guò)電阻箱得出待測(cè)電阻的阻值了．
點(diǎn)評(píng)：本題的實(shí)驗(yàn)中，利用電阻箱和等效替代法來(lái)測(cè)電阻是一大特點(diǎn)，無(wú)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(dá)到“等效”的目的．設(shè)計(jì)成兩個(gè)支路，各由一個(gè)開(kāi)關(guān)控制，則是為了便于操作，避免元件拆裝帶來(lái)的麻煩．此類方法簡(jiǎn)便實(shí)用，效果明顯，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒．