高中二年級物理電流流表改裝測定電流源電流動勢和內(nèi)阻隨堂講義

高中二年級物理電流流表改裝測定電流源電流動勢和內(nèi)阻隨堂講義第一頁，共41頁。測定電源電動勢和內(nèi)阻要點·疑點·考點能力·思維·方法延伸·拓展第二頁，共41頁。要點·疑點·考點一、把電流表改裝為電壓表.1.原理：將小量程的電流表(表頭)，串聯(lián)上很大的分壓電阻，將表頭上電流刻度改為表頭和分壓電阻串聯(lián)部分兩端對應(yīng)總電壓的刻度，就改成為電壓表；將很小電阻與表頭并聯(lián)，將表頭電流刻度改為并聯(lián)部分的對應(yīng)總電流，就改成為大量程的電流表.第三頁，共41頁。要點·疑點·考點2.用圖10-5-1(a)測定電流表內(nèi)阻rg方法是：先斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表滿偏；然后閉合S2，調(diào)節(jié)R′，使電流表達(dá)到半滿偏.圖10-5-1第四頁，共41頁。要點·疑點·考點

當(dāng)R比R′大很多時，可以認(rèn)為rg=R′.(當(dāng)R比R′大很多時，調(diào)節(jié)R′基本上不改變電路的總電阻，可認(rèn)為總電流不變，因此當(dāng)電流表半偏時，通過R′的電流是滿偏電流的一半，兩條分路的電阻相等).實際上，S2閉合后，總電阻略有減小，總電流略有增大，當(dāng)電流表半滿偏時，通過R′的電流比通過電流表的電流稍大，即R′比rg稍小，因此這種測量存在系統(tǒng)誤差，rg的測量值偏小.其中R不必讀數(shù)，可以用電位器，R′需要讀數(shù)，所以必須用電阻箱.第五頁，共41頁。要點·疑點·考點3.表頭的滿偏電流Ig直接從刻度盤上讀出.滿偏電壓：Ug=Igrg再根據(jù)rg、Ug和擴大后的量程，計算出需要給電流表串聯(lián)的電阻R１的值.第六頁，共41頁。要點·疑點·考點

用圖10-5-1(b)圖把改裝的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表進行校對.校對要每0.5V校對一次，所以電壓要從0開始逐漸增大，因此必須選用分壓電路.圖10-5-1第七頁，共41頁。要點·疑點·考點

百分誤差的計算：如果當(dāng)改裝電壓表示數(shù)為U時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)為U′，則這時的百分誤差為｜U-U′｜/U′.

如果校對時發(fā)現(xiàn)改裝電壓表的示數(shù)總是偏大，則應(yīng)該適當(dāng)增大R1的阻值，然后重新校對.第八頁，共41頁。要點·疑點·考點二、研究閉合電路的歐姆定律

1.實驗?zāi)康模河每烧{(diào)內(nèi)阻電源來驗證閉合電路中內(nèi)電壓和外電壓之和等于電源電動勢，即驗證閉合電路歐姆定律.第九頁，共41頁。要點·疑點·考點2.實驗原理：利用電壓表分別測出可調(diào)內(nèi)阻電源的電動勢，內(nèi)電壓及外電壓，比較電動勢與內(nèi)外電壓之間的關(guān)系，其電路如圖10-5-2.圖10-5-2第十頁，共41頁。要點·疑點·考點3.重要注意事項：

(1)為了盡量準(zhǔn)確地測量內(nèi)電壓U′，探針a、b應(yīng)插在緊靠電極板的溝槽中，使之盡量與極板接近，但不能接觸.(2)實驗中用電阻箱作為電源負(fù)載，是因為可調(diào)內(nèi)阻電源電動勢小、內(nèi)阻大，故通過電阻箱的電流不會超過額定值，而一般實驗中不允許把電阻箱作為負(fù)載.第十一頁，共41頁。要點·疑點·考點4.實驗誤差的來源與分析：

(1)電表線性不良和讀數(shù)時有視差.(2)探針C、D間距離小于極板A、B間距離，使測出的內(nèi)電壓小于真實值.第十二頁，共41頁。要點·疑點·考點三、測定電源的電動勢和內(nèi)電阻.(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路有兩種如圖甲、乙所示，圖甲圖乙第十三頁，共41頁。要點·疑點·考點

甲圖中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的，電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的.E測＜E真，r測＜r真，為了減小這個誤差，電阻R的取值應(yīng)小一些，所用電壓表的內(nèi)阻應(yīng)大一些.乙圖中測量的結(jié)果是E測=E真，r測＞r真，誤差來自電流表，應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電流表.第十四頁，共41頁。要點·疑點·考點

為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U-I圖像處理實驗數(shù)據(jù)：將點描好后，用直尺畫一條線，使盡量多的點在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等，如圖10-5-4所示.這條直線代表的U?I關(guān)系的誤差是很小的.它在U軸上的截距就是電動勢E，它的斜率的絕對值就是內(nèi)阻r.(注意有時縱坐標(biāo)的起始點不是0，求斜率的一般式應(yīng)該是r=｜△U/△I｜).第十五頁，共41頁。要點·疑點·考點四、練習(xí)使用示波器

1.實驗?zāi)康模壕毩?xí)使用示波器，掌握其使用方法.2.實驗原理：示波器是一種用途廣泛的電子儀器，它能將不可見的電訊號變?yōu)榭吹靡姷墓庥嵦栐跓晒馄辽巷@示出來，以便觀察分析，用它可以直接觀察交流電壓波形并測量其大小，凡是可以轉(zhuǎn)化為電壓的物理量(如電流、電阻、功率、溫度、位移、速度、壓強、加速度、光強、磁場、頻率等)都可以用示波器進行直接或間接測量.第十六頁，共41頁。要點·疑點·考點3.注意事項：(1)開、關(guān)機前亮度都要調(diào)到最小狀態(tài).(2)靜止的亮斑時間不宜過長.(3)輸入電壓不宜過大，最大衰減狀態(tài)下也不能大于400V.(4)盡量閉免頻繁的開、關(guān)機.(5)機殼接地.第十七頁，共41頁。要點·疑點·考點五、傳感器的簡單應(yīng)用

1.實驗?zāi)康模毫私鈧鞲衅鞯暮唵螒?yīng)用及其原理.2.實驗原理：傳感器是通過對某一物理量敏感的元件(如光敏電阻、熱敏電阻等)將感受到的信號(如力、熱、光、聲信號)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)，從而直接反應(yīng)出變化.第十八頁，共41頁。要點·疑點·考點3.重要注意事項：(1)在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫.(2)可用圖像描出電阻隨溫度的變化圖線來分析其規(guī)律.(3)光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少.(4)光電計數(shù)器是比較精密的儀器，使用過程中應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)格按操作要求進行.第十九頁，共41頁。能力·思維·方法【例1】如圖10-5-5是將改裝成的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)表校核的電路圖，則：第二十頁，共41頁。能力·思維·方法(1)電路中滑動變阻器R起什么作用?(2)在校核中，測得標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)為6V，而改裝表的讀數(shù)卻為5.9V，那么改裝的電壓表相對于滿刻度的百分誤差為多少?第二十一頁，共41頁。能力·思維·方法【解析】(1)變阻器R起分壓作用，能達(dá)到在對不同的電壓進行校準(zhǔn)的目的.(2)改裝表相對于滿刻度的百分誤差為:｜U標(biāo)-U｜/U標(biāo)×100%=｜6-5.9｜/6×100%=1.67%第二十二頁，共41頁。能力·思維·方法【例3】如圖10-5-8為示波器面板，圖10-5-9為一信號源.圖10-5-8圖10-5-9第二十三頁，共41頁。能力·思維·方法(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形，應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的

y輸入接線柱相連，b端與地接線柱相連.(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖10-5-10所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的)↑↓(或旋鈕6)旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)x增益旋鈕；要使屏上能夠顯示三個完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)掃描范圍和微調(diào)旋鈕.第二十四頁，共41頁。能力·思維·方法圖10-5-10第二十五頁，共41頁。能力·思維·方法【解析】(1)示波器內(nèi)部配有x掃描信號，其掃描頻率的高低由掃描范圍旋鈕和微調(diào)旋鈕共同調(diào)節(jié)，要測試其他信號，只要將其加在y輸入即可，同時信號的接地端和示波器的“地”相接，故應(yīng)依次填：y輸入，地.(2)波形的上下移動靠調(diào)節(jié)“↑↓”旋鈕來實現(xiàn)，左右移動靠調(diào)節(jié)“”來完成；橫向展寬要靠x增益來完成；屏上顯示完整波形數(shù)的多少要用掃描范圍和微調(diào)完成，所以依次應(yīng)填：↑↓(或旋鈕6)，x增益，掃描范圍和微調(diào).第二十六頁，共41頁。能力·思維·方法【解題回顧】示波器是一種常用的觀察和測量儀器，其板面各旋鈕的作用和使用方法必須熟記.在舊教材中，示波器的使用要求不高，而新教材和考綱中對其要求較高，將其使用專門作為一個學(xué)生實驗，2003江蘇高考卷中就有這一實驗。所以必須對其各旋鈕的作用熟練掌握.第二十七頁，共41頁。能力·思維·方法【例4】某同學(xué)為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖10-5-11所示.第二十八頁，共41頁。能力·思維·方法

測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；然后在其受壓面上放一物體.即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.

現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個，開關(guān)及導(dǎo)線若干，待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上).第二十九頁，共41頁。能力·思維·方法請完成對該物體質(zhì)量的測量.(1)設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖.(2)簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m.(3)請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題.第三十頁，共41頁。能力·思維·方法【解析】與其他測量儀器一樣，力電轉(zhuǎn)換器在使用前要“調(diào)0”，這個“調(diào)0”工作就是當(dāng)受壓面上不放物體時，通過對輸入電路的輸入電壓的調(diào)節(jié)，從而使輸出電壓為“0”.為了使輸入電路的電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大些，所以必須用滑動變阻器組成分壓電路.然后根據(jù)題目所提供的“被測物體質(zhì)量與輸出電壓成正比”的信息，先在受壓面上放一質(zhì)量已知為m0的砝碼，測出輸出電壓U0，再將被測物體放在受壓面上，測出輸出電壓，可建立方程組求解待測物體的質(zhì)量.第三十一頁，共41頁。能力·思維·方法(1)設(shè)計的電路如圖10-5-12.第三十二頁，共41頁。能力·思維·方法(2)測量步驟與結(jié)果：①調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為0；②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0；③將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U１.

由U0=km0g，得k=U0/(m0g),測得U=kmg,所以m=(U/U0)m0(3)①因電源電壓不夠而使輸出電壓調(diào)不到0位置.②待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程.第三十三頁，共41頁。能力·思維·方法【解題回顧】在信息技術(shù)、計算機廣泛發(fā)展的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮越來越重要的作用.傳感器是將所感受的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電字量)的一類元件，其中的關(guān)鍵部分是對某一物理量敏感的元件，它將感受到的信號轉(zhuǎn)換成便于利用的信號.例如用光敏電阻制成光電傳感器；用熱敏光阻制成熱電傳感器；本題就是力電傳感器.第三十四頁，共41頁。延伸·拓展【例5】測電壓表內(nèi)阻.提供的器材有：A.待測電壓表(量程3V，內(nèi)阻約3k)，B.電阻箱Ra(0.1A，0～9999.9)，C.變阻器Rb(0.2A，0～1000)，D.電源(電動勢E約5V，內(nèi)阻不計)E.開關(guān)F.導(dǎo)線若干.(1)選用這些器材設(shè)計一個易于操作的測量電路，要求畫出電路圖并標(biāo)明所用器材的代號.(2)列出實驗步驟，并寫出計算電壓表內(nèi)阻的最后公式.第三十五頁，共41頁。延伸·拓展【解析】測量電路如圖10-5-13時，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R1，記下電壓表示數(shù)U1；調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R2，記下電壓表示數(shù)U2，第三十六頁，共41頁。延伸·拓展則有:E=