物理实验室PHYSICS LAB
电学实验 / 高中 · 大学基础
EXPERIMENT 01

伏安法测电阻交互实验

亲手连接电路,从电压与电流的变化中测出未知电阻。

01 / 核心原理

用两个可测量的量,求一个未知量

在温度保持不变时,欧姆电阻两端的电压 U 与通过它的电流 I 成正比。分别测量它们,就能求出待测电阻 R。

U = IR   →   R = U / I

电压的单位为伏特(V),电流为安培(A),电阻为欧姆(Ω)。例如测得 2.40 V 与 0.120 A,电阻就是 20.0 Ω。

改变滑动变阻器,测量至少 5 组相隔较大的数据。在 U–I 图中,横轴为 I、纵轴为 U,直线斜率就是电阻。

02 / 电路与操作

电流表串联,电压表并联

  1. 断开开关,按实验台上的接线柱连接主回路:电源正极 → 开关 → 变阻器 → 电流表 → 待测电阻 → 电源负极。
  2. 把电压表正、负极分别接到待测电阻的 R₁、R₂ 端,注意极性。
  3. 变阻器先置于最大阻值 50 Ω,选好量程后再闭合开关。本实验初始电压低于 3 V,电流低于 0.6 A,可选这两个小量程。
  4. 逐渐减小变阻器阻值,观察 U、I 同时增大;保持读数不超量程。每次调节后手动记录一组数据。
  5. 测量结束先断开开关,再处理数据。

这次实验,你会练习什么?

01 · 接线与安全

避免带电接线和带电切换量程。变阻器限流;减小它的阻值会增大回路电流。超量程会模拟仪表损坏,不会替你断开开关;带电操作扣 3 分,每件元件损坏扣 5 分(安全项最低 0 分)。

02 · 读数与采样

小量程分辨率更高:电压表 0.01 V、电流表 0.001 A。用表头显示值填写,不要把 A 当成 mA。至少 5 组,电压跨度建议不小于 1.00 V。

03 · 数据处理

可计算各组 U/I 后求平均,也可用过原点拟合:R = Σ(IU) / Σ(I²)。考核时图表保留,但不显示自动计算的斜率,需自行计算并填写结果。

模型假设与真实实验的区别

系统按实际接线求解直流电阻网络:电源电动势 6.00 V、内阻 0.10 Ω;电流表内阻 0.02 Ω;电压表内阻 10 MΩ;闭合开关电阻 0.001 Ω;变阻器最小残余电阻 0.01 Ω。导线电阻忽略,电阻不随温度变化。仪表按分辨率舍入。电源总电流超过 2 A 时熔断,仪表超过所选量程时损坏,变阻器或待测电阻功率超过 2 W 时烧断。损坏按立即发生的教学规则模拟,不代表真实熔断时间。

本图采用电流表外接法。真实电压表会分流,电流表读数大于流过待测电阻的电流,因此直接用 U/I 得到的电阻偏小。内接法则把电流表内阻包含进电压测量,结果偏大。本模拟已经计入上述有限内阻,因此存在很小的系统误差。

键盘操作:Tab 切换焦点;Enter / 空格操作接线柱与按钮;方向键仅用于已聚焦的滑块。

LAB ASSESSMENT

准备好独立完成一次实验了吗?

系统会重新发放一只未知电阻。请独立完成电路连接、数据采集和实验报告,提交后查看逐项反馈。

12 分钟到时自动交卷
100 分60 分及格
5 组起有效测量数据
有效连接电路并成功通电(允许等效串联顺序)20 分
安全操作与量程选择15 分
正确记录 5 组不同读数、电压跨度 ≥ 1.00 V30 分
计算电阻(相对误差 ≤ 3% 得满分)20 分
3 道原理题15 分

开始后暂停教学提示。刷新或切换标签页不会暂停计时;本浏览器会尽量保存考核进度。请勿清除浏览器数据。错误操作不会被拦截,损坏元件可更换,扣分保留。本系统用于练习自测,成绩由本地计算,不具备正式考试防作弊能力。

仅使用鼠标与常规表单按键
本次考核已交卷,实验记录已锁定。

实验接线台

开关断开
直流电源6.00 V电动势 开关 S 滑动变阻器50 Ω · 限流 A电流表 Rₓ待测电阻 V电压表 · 并联
已连接 0 根导线
已接导线(点击可删除)

仪表读数

DC
0.00V
分辨率 0.01 V
0.000A
分辨率 0.001 A

回路控制

0 Ω50 Ω
01

连接实验电路

点击电源 +,再点击开关 S₁,接上第一根导线。

测量记录

0 / 5 组
组次电压 U / V电流 I / AR / Ω操作
通电后,填写仪表读数并记录第一组数据。

调节阻值后再记录;每组使用不同的变阻器位置。

U–I 特性曲线

● 实测数据
记录数据后生成拟合线电压跨度 —

实验报告

数据处理与原理检验

根据测量数据,计算待测电阻

Ω相对误差 ≤ 3% 可得此项满分

练习不限时,可反复尝试。完成后查看反馈。

确认交卷?