Question

实验桌上有如下器材：电压恒定的电源一个（电源电压约6V），阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻各一个，标准电阻箱一个（电路图符号），学生用电压表一个，开关一个和导线若干．小明想利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻两端的电压与该电阻的阻值成正比”．
（1）小明设计了如图所示的实验电路图．他的方法是：用R₁=5Ω的电阻作为电路保护电阻（以免不小心将电阻箱的阻值调至零时，电源被短路），改变电阻箱的阻值，记下每次对应的电压表示数．小明发现，电阻两端的电压与该电阻的阻值并不成正比．请你对小明的实验方法做出评价：______．
（2）请你根据上述要求帮助小明画出实验电路图并简述实验步骤．

Answer 1

解：（1）实验过程中，每次改变电阻箱的阻值时，电路中的总电阻都发生了变化，在电源电压恒定的情况下，电路中的电流发生了变化，因为造成电阻两端的电压与其阻值不成正比；
故答案为：实验过程中，没有保证通过电阻的电流不变．因为每次改变电阻箱的阻值时，电路中的电流发生了变化．
（2）为了保证电路中的电流不变，可考虑使其总电阻保持不变，即可以将三个定值电阻串联同时接入电路，用电压表分别测量它们两端的电压．
电路如图．

实验步骤：
第1步：按电路图连接好电路；
第2步：闭合开关S，测量R₁两端的电压，记录R₁的阻值和电压表示数；
第3步：断开开关S，把电压表连接在R₂两端．闭合开关S，测量R₂两端的电压，记录R₂的阻值和电压表示数；
第4步：仿照第3步，测量R₃两端的电压，记录R₃的阻值和相应的电压表示数．
分析：根据实验的目的，要想探究电阻两端的电压与该电阻的阻值关系，必须要在保证电流不变的情况下，去改变电阻两端的电压与电阻的阻值才行．结合实验中提供的器材，利用三个阻值为倍数关系的定值电阻，再想办法保持电路中的电流不变，就可以达到实验的目的．
点评：根据欧姆定律可知，所要研究的电阻两端的电压与其阻值的比值就是流经电阻的电流大小，因此，要想证明这一关系，必须要保证电流始终不变才行，这是我们设计这一实验最主要的关注点．