電學(xué)實驗專題(16K)

1、電學(xué)實驗專題、電學(xué)實驗基礎(chǔ)知識1. 電路設(shè)計的基本原則： 電學(xué)儀器的選擇和電路的設(shè)計，有一定的靈活性，解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全”T“精確”-“方便”原則，兼顧“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用。 安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應(yīng)對儀器及人身造成危 害。如：要考慮各種電表的量程、用電器的額定電壓和電流 、滑動變阻器允許通過 的最大電流、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不 能燒壞儀器。 精確性：在實驗方案、儀器類型、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實驗誤差盡可能 的小。如：選擇電表時，在保證電表安全的前提下盡量選擇小量程；測量時盡 量

2、使指針有較大范圍的偏轉(zhuǎn)；歐姆表指針盡量在中央刻度（中值電阻）附近。 方便性：實驗應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如滑動變阻器, 既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，當(dāng)其阻值大于用電器的阻值 時用限流電路調(diào)節(jié)電路的電壓（電流）比較方便；當(dāng)其阻值小于用電器的電阻時 用分壓電路調(diào)節(jié)電路的電壓（電流）比較方便.2. 實驗電路的選擇一個實驗電路由最主要的兩部分構(gòu)成，即測量部分和控制部分。有極少數(shù) 電路有保護部分，還有個別電路有轉(zhuǎn)換部分。電流表的內(nèi)、外接法問題：連接方式電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖電流表的分壓作用電壓表的分流作用4誤差原因電阻測量值R劃=72工+心憶 測量值大于真實值R

3、思測量值小于真實值適用條件 適合測大電阻 rx RaRv 試觸法 適合測小電阻 R；V RaRv 試觸法當(dāng)RxvJRaRv時，電壓表分流作用小,應(yīng)選用外接法當(dāng)RxVRaRv時，電流表分壓作用小,應(yīng)選用內(nèi)接法方法一：設(shè)電流表、電壓表內(nèi)阻分別為RA、Rv，被測電阻為 Rx，則當(dāng)Rx yj Ra Rv時，兩種方法均可。方法二：在 RA、Rv均不知的情況下,可采用試觸法。如圖所示，分別將活動端與a、b接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變 化顯著（明顯），說明電壓表分流作用過大，應(yīng)采用內(nèi)接 法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化顯著（明 顯），說明電流表分壓作用過大，應(yīng)采用外接法。（這里所說的

4、變化 顯著，是指相對變化，即 A 1/1和A U/U ）。結(jié)論：兩次接觸，哪個表示數(shù)變化顯著（明顯），Rx就與哪個表“近接”（2）、控制電路中滑動變阻器的接法比較項目限流式接法分壓式接法對比說明IT-T b串、并聯(lián) 關(guān)系不同電壓調(diào)節(jié)范圍URx -U0U分壓電路 調(diào)節(jié)范圍大R Rx電流調(diào)節(jié)范圍U U02Rx分壓電路R RxRx調(diào)節(jié)范圍大電能損耗較小較大電路總能耗不同電路連接簡便復(fù)雜接線復(fù)雜程度不同閉合開關(guān)前 滑片P的位置a端a端都是為了保護電路和儀器選取接法的原則：必須用須用分壓式接法的四種情況： 要求負(fù)載上電壓或電流從零開始連續(xù)可調(diào)。 負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器總電阻 陽寸，須用分壓式接法，

5、因為此時若 采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 采用限流電路時，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器電路中的最小電流（電壓） 仍超過電表的量程或超過元件允許的最大電流。 一些特殊電路。（3）電學(xué)器材的選擇 電源和定值電阻的選擇：一般可以根據(jù)待測元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的 直流電源和定值電阻，應(yīng)考慮電流不能超過其允許的最大電流. 電表的選擇：一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表；根據(jù)待測電 流的最大值選擇電流表；選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大，使指針盡量 超過滿刻度的1/3,指針偏轉(zhuǎn)幅過小是不允許的。 變阻器的選擇：所選用的變阻器的額定電流應(yīng)大于電路中通過變阻器

6、的最大電流，以確 保變阻器的安全；為滿足實驗中電流變化的需要和調(diào)節(jié)的方便，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)用到 大部分電阻線.（4）選擇的一般步驟 根據(jù)實驗要求設(shè)計合理的實驗電路； 找出唯一性的器材； 估算電路中電壓和電流的最大值或最小值，結(jié)合已知器材的規(guī)格選定電源、選定電壓表和電流表以及所用的量程； 根據(jù)實驗的要求和待測電阻的阻值選擇滑動變阻器 .3. 電表的改裝 常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表改裝而成的 2 -一,W11 -吞 tII4 J35 S.、電流表的構(gòu)造和工作原理1、構(gòu)造：永磁鐵和放入永磁鐵磁場的可轉(zhuǎn)動線圈組成2、電路圖：約幾+微安到幾毫安人K大約幾歐到幾十歐L 超零點幾伏(1) 滿

7、偏電流：電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流ig(2) 電流表的內(nèi)阻：表頭G的電阻Rg(3) 滿偏電壓：電流表G通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓Ug把靈敏電流計改為電壓表電賂圖據(jù)串聯(lián)電路的特點得:U U-UI =L富兀 RRUguJJRvC2)電壓表的內(nèi)阻：Rv=Rg+R解得：R=IU-UJ兀用1/10格估讀法，讀數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電流表讀數(shù)為0.74A在實驗電路的設(shè)計或選擇時，如果所給電表的量程不合適，可考慮利用定值電阻或電阻箱把電表擴程后再使用.三、把靈敏電流計G改為電流表AIIR RgH據(jù)并聯(lián)電路的特點得:5 =Ng * URaA解得：2)電流表的內(nèi)PlbR/=Rg X R/( R+Rg)

8、、高中物理實驗“八大”器材一.靈敏電流計靈敏電流計是一種測量微弱電流或微小電壓的磁電儀表，它與其它電流計相比具有靈敏度 更高，量程更小得特點，可以測量10-710-12a的微小電流。在實際應(yīng)用中，它常常被用來測定光電流、生物電流或者是精密電橋、電勢差計的指零儀器。靈敏電流計俗稱表頭。二.電流表量程為0.6A的電流表，最小格為 0.02A，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個小格的部分用半格估讀法，讀數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電流表讀數(shù)為0.15A量程為3A的電流表，最小格為 0.1A，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個小格的部分5二.電壓表量程為3V的電壓表，最小格為0.1V，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個小格的部分用數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電壓表讀數(shù)為

9、2.38V量程為15V的電壓表，最小格為0.5V ,指針偏轉(zhuǎn)不夠一個小格的部分用數(shù)為一位小數(shù)。如圖，電壓表讀數(shù)為11.7V1/10格估讀法，讀1/5格估讀法，讀3四.滑動變阻器rr=5i2.5V電壓檔電路610V10電流I與待測電阻Rx之間存在 一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，因此 可以通過電流的測量達(dá)到測量電阻的目的，在刻度盤直接 標(biāo)出與電流I對應(yīng)的電阻Rx值，可以從刻度盤上直接讀出被 測量電阻的阻值-由于I和Rx是非址性關(guān)系，所以刻度不均 勻，由于是減函數(shù)，所以刻度方向與電流檔相反.歐姆表的刻度1.機械調(diào)零-當(dāng)兩表筆間不接電阻時（即不接觸）. 指針不偏，電阻無限大，刻度無限大rfi2-歐姆調(diào)零 當(dāng)兩表筆

10、接觸時，Rx=O.此時電流調(diào) 到滿偏值對應(yīng)電阻值為零.刻度0EEi-1T g ! (1 彳,T, ais 1 （R + R廠門 Rc3. 中值電阻等于歐姆檔的內(nèi)阻. 人二 E2 R 十 Rq丙此歐姆檔的不同倍率內(nèi)阻不同91.機械調(diào)零-檢*多用電的描針是否停在表盤零刻度線，若不指零， 可用小1絲刀旋動定創(chuàng)聽便指針ft在左端電冠刻度處,2-選擇合適樣=由丁歐姆的中值電陰是幾十歐姆，而用歐姆測電 H時指針指到中央附近讀數(shù)比較準(zhǔn)確.因此所選倍率比待測電a的估計 值小一個數(shù)量級.3. 歐姆調(diào)零=將紅.黑表筆矩接，調(diào)整調(diào)零電阻徒鈕使指針指在歐 姆表零刻度竣昭.若“歐姆零點鈕右旋到底也不能調(diào)零，應(yīng)更換 養(yǎng)內(nèi)

11、電池.4, 測量讀數(shù)=將鞋接齢測電B兩靖，如果指針在中央附近，表 針示數(shù)乘以倍率，即為待測電陰的B值.如果指針臺近左右兩靖，可根 揖，汰S程大角度偏“小量程小角度偏,軸選擇合適倍率重新調(diào)零，按 步驟3、斗進(jìn)行5冬用電義用完后，將選擇開姜置于噸FF計當(dāng)或交變電壓的S高檔，拔 岀表筆大量程大角度偏 小量程小角度偏換檔重新調(diào)零 測量完畢旋離示數(shù)不用估讀 示數(shù)要乘倍率特別說明=1 使用電流檔和電壓檔時，都不用內(nèi)電源，必須要 有外電源；使用歐姆檔時，只能使用內(nèi)電源，不能 再有外電源.2不管使用d流檔，電壓檔還是歐姆檔吋，電流都 從多用電表的紅表筆流入多用電表，從黑表筆疏出 多用電表標(biāo)-以保證電流表能從左

12、向右偏轉(zhuǎn).注意 使用歐姆檔時，紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極，黑表筆 接內(nèi)部電源的正極-3多用電表的歐姆檔刻度不均勻，只有中央部分便 于觀察，所以使用歐姆檔，要盡量使指針偏轉(zhuǎn)到中 央附近；而電流檔和電壓檔則是越接近滿偏時誤差 越小，所以使用電流檔和電壓檔，要盡畳使指針的 偏轉(zhuǎn)角度大一些.螺旋測微器螺旋測微器的讀數(shù) 分為三個步驟：1、先讀固定刻度整毫米2、 再讀半刻度，若半刻度線已露出，記作0.5mm ;若半刻度線未露出，記作0.0mm3、 再讀可動刻度（注意估讀）。記作n X0.01mm ;最終讀數(shù)=固定刻度 +可動刻度X0.01mm由于螺旋測微器可測到毫米的千分位，故螺旋測微器又叫千分尺14flMK

13、TU川動微調(diào)pl丙定冬W旋扭八.游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺由主尺和游標(biāo)尺（又稱副尺）組成。主尺與 固定卡腳制成一體；游標(biāo)尺 與活動卡腳制成一體，并能 在主尺上滑動?？梢杂盟鼇?測量零件的外徑、內(nèi)徑、 長度、寬度、厚度、深度和 孔距等，應(yīng)用范圍很廣。常 用游標(biāo)卡尺有10分度、20 0.02mm。游標(biāo)卡尺讀數(shù)分為三個步驟：1、先在主尺上讀出游標(biāo)尺零線左邊的刻度，該值就是最后讀數(shù)的整數(shù)部分。2、游標(biāo)尺上一定有一條刻線與主尺的某刻線對齊，找到該刻線。3、讀出游標(biāo)尺數(shù)值。游標(biāo)尺上第多少條刻線與主尺刻線對齊，就是多少X精度，得到最 后讀數(shù)的小數(shù)部分。將所得到的整數(shù)和小數(shù)部分相加，就得到最終讀數(shù)。三、典型例題例1.用

14、伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R,試把圖中給出的器材連接成測量R的合適的電路。圖中安培表的量程為 0.6A，內(nèi)阻接近 勢為6V，變阻器的阻值為 0201 Q,伏特表的量程為 3V，內(nèi)阻為5K Q ;電源的電動 。在閉合電鍵前，變阻器滑動觸點應(yīng)處于正確位置。E=15V電流表 電流表 電壓表 電壓表A1 (0-100 卩 A, 2k Q ) A2 (0-500 卩 A, 300 Q )V1 (0-10V,100k Q)V2 (0-50V,500K Q)直流穩(wěn)壓電源 E (15V , 1A ) 滑動變阻器 R (1k Q ,1W)電鍵K和若干根導(dǎo)線.試選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，選取適當(dāng)?shù)碾?路，使測量盡可能準(zhǔn)確，并

15、畫出電 路圖，再將如圖示的實物連線。實驗電路圖1KQ例3.如圖為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下:（1）待測電阻Rx （約100Q）直流毫安表（量程 010mA，內(nèi)阻50Q）（3）直流電壓表（量程 03V，內(nèi)阻5kQ）（4）直流電源（輸出電壓 4V，內(nèi)阻可不計）滑動變阻器（阻值范圍 015 Q,允許最大電流（6）電鍵一個，導(dǎo)線若干條. 根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求， 在本題的實物圖上連線.1A)例4.為了測定一個A .電流表.毫安表C.電壓表 D .電壓表E. 電源F. 電源G. 電源IH .可變電阻 R1=10 Q, 1WI .可變電阻R2= 20 Q, 0.8W

16、 J. 可變電阻K.導(dǎo)線若干，電鍵一個. 實驗時應(yīng)選用的器材是 在右邊的線框中畫出實驗的電路圖，要求測量誤差盡可能小V 2 :E1= 6V ,E2= 9V ,E3= 15V ,“6.3V 1V”的小電珠正常發(fā)光時的電阻,(0.6A , 0.2 Q)(200mA, 0.5Q)(10V, 1kQ)(15V, 1.5k Q)2A1A0.1ArRx實驗室提供了下列實驗器材:例5.有一電阻Rx,其阻值在100200 0之間，額定功率為0.25W。要用伏安法較準(zhǔn)確地測量它的阻值，實驗器材有:安培表A1,安培表A2, 電壓表Vi, 電壓表V2,量程為 量程為 量程為 量程為50mA , Ra1=10001A

17、, Ra2 =20 Q5V, Rv1 =10k Q15V, Rv2=30k Q!Q1A變阻器Ri，變阻范圍020 Q , 2A 變阻器R2,變阻范圍01000 Q, 9V電源，電鍵，導(dǎo)線。變阻器分別是:實驗中應(yīng)選用的電流表、電壓表、 畫出所用實驗電路圖。Rx的阻值（約100Q）:例6.用以下器材測量一待測電阻電源E,電動勢約為6.0v，內(nèi)阻可忽略不計；電流表Ai,量程為0 50mA，內(nèi)阻ri=20 Q;電流表A2,量程為0 300mA，內(nèi)阻2約為4Q;定值電阻R0阻值為20Q;滑動變阻器R,最大阻值為i0Q;單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干。Rx的一種實（1）要求測量中盡量減小誤差，并測多組數(shù)據(jù)，試在虛線框中畫出測量電阻驗電路原理圖（原理圖中的元件要用相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）（2）若某次測量中電流表 Ai的示數(shù)為11,電流表A2的示數(shù)為12,則由已知量和測量量計算 Rx 的表達(dá)式為Rx=例7、用下列器材組裝成描繪電阻 R伏安特性曲線的電路，請將實物圖連線成為實驗電路。微安表 吩（量程200,內(nèi)阻約200 ）；*E電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約10K電阻R （阻值約20k）;滑動變阻器R （最大阻值50額定電流1 A）.電池組E（電動勢3V，內(nèi)阻不計）;開關(guān)S及導(dǎo)線若干