74電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本問題電表改裝與多用電表

1、§7.4 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本問題 電表改裝與多用電表【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】（一）電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本問題（1）伏安法測電阻中的安培表內(nèi)、外接法電路圖：誤差分析：外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表分流引起，電流的測量值大于真實(shí)值，電阻測量值小于真實(shí)值，小電阻應(yīng)采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表分壓引起，電壓的測量值大于真實(shí)值，電阻測量值大于真實(shí)值，大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法。內(nèi)外接法的選擇：若，則采用外接法。若，則采用內(nèi)接法。（2）滑動(dòng)變阻器的限流接法、分壓接法電路圖：兩種接法的比較：分壓接法時(shí)，被測電阻RX上的電壓調(diào)節(jié)范圍大（電壓從零開始逐漸增大），應(yīng)該選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器；限流接法時(shí)，RX上的電壓不

2、能從零開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍小，為使電壓的調(diào)節(jié)范圍大些，應(yīng)該選用總阻值和被測電阻接近的滑動(dòng)變阻器。限流接法、分壓接法的選擇限流接法耗能少、連接方便，應(yīng)優(yōu)先使用，但下列情況必須采用分壓接法（a）要求RX上的電壓變化范圍大（如從零開始變化）(b)采用限流接法時(shí)，電路中所能調(diào)節(jié)的最小電流超過電表的量程或用電器額定電流。(c) RX遠(yuǎn)大于變阻器的最大阻值，采用限流接法時(shí)，RX對電路調(diào)節(jié)能力差（調(diào)變阻器時(shí)RX兩端電壓變化小）。（二）電表的改裝（1）電流表原理和主要參數(shù)工作原理：通電線圈在磁場中受安培力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且指什偏角與電流強(qiáng)度I成正比，即kI，故表的刻度是均勻的。主要參數(shù)：表頭內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig

3、、滿偏電壓Ug。三者關(guān)系：UgIgRg（2）電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一分壓電阻R，若量程擴(kuò)大n倍，即nU/Ug，串聯(lián)電阻值R=URRg/Ug=（n1）Rg，量程擴(kuò)大倍數(shù)越高，串聯(lián)電阻值越大。（3）電流表擴(kuò)大量程方法：并聯(lián)一分流電阻R，若量程擴(kuò)大n倍，即nI/Ig，并聯(lián)的電阻值R=IgRg/IR=Rg/（n1），量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越小。（三）多用電表的使用（1）使用前查看指針是否指在刻度盤左端零刻線處，如不在應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零；（2）根據(jù)被測物理量及其數(shù)量級(jí)將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。讀數(shù)時(shí)注意選用刻度盤上對應(yīng)的量程刻度；（3）使用歐姆擋時(shí)，先選好倍率，再進(jìn)行歐姆調(diào)零。如果指針偏轉(zhuǎn)角

4、度太?。粗羔?biāo)傅目潭戎堤螅?，?yīng)增大倍率重新調(diào)零后再測；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大（即指針?biāo)傅目潭戎堤。?，?yīng)該減小倍率重新調(diào)零后再測。測量中，兩只手不能同時(shí)接觸表筆上的金屬部分。測量完畢后，應(yīng)將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋；（4）不論使用多用電表的哪個(gè)擋，電流總是從多用電表的正接線柱（紅表筆）進(jìn)入電表，從負(fù)接線柱（黑表筆）流出；（5）二極管是用半導(dǎo)體材料制成的電子元件。二極管具有單向?qū)щ娦裕?dāng)二極管加上一定的正向電壓時(shí)，它的電阻值很??；當(dāng)給二極管加上反向電壓時(shí)，它的電阻值變得很大。【典型例題】例欲用伏安法測定一段電阻絲的電阻，其阻值約為，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，并且電壓、電流測量范圍盡可

5、能大一些下列器材中電流表應(yīng)選用的是（填選項(xiàng)代號(hào)，下同），電壓表應(yīng)選用的是 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用的是 。在上面的方框內(nèi)畫出應(yīng)采用的電路圖。A電池組E（6V，內(nèi)阻很?。〣電流表A1（03A，內(nèi)阻約0.0125）C電流表A2（00.6A，內(nèi)阻約0.125）D電壓表V1（03V，內(nèi)阻約3k）E電壓表V2（06V，內(nèi)阻約6k）F滑動(dòng)變阻器R1（05，2A）G滑動(dòng)變阻器R2（01000，1A）H電鍵、導(dǎo)線例電流表G的內(nèi)阻Rg=1000,滿偏電流Ig=100uA,現(xiàn)把它改裝為量程是6V的電壓表和量程為0.6A的電流表，設(shè)計(jì)電路如圖所示。（1）S1、S2均斷開時(shí)是什么表？S1、S2均閉合時(shí)是什么表？（2）R1和

6、R2各應(yīng)等于多少？ (3) S1閉合S2斷開時(shí)是什么表？量程多大？例一同學(xué)使用多用電表測量某一電阻Rx的值，他在調(diào)好多用電表后,用“×100檔”測量，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過大，為了更準(zhǔn)確的測量，他又進(jìn)行了如下的操作：(1) 把選擇開關(guān)撥至“×1000檔”。(2) 使兩表筆接觸，然后用螺絲刀輕輕旋動(dòng)定位螺絲，使指針指零。(3) 把兩表筆分別與Rx的兩端接觸,為使它們接觸良好,用雙手捏住接觸處,然后讀數(shù)。(4) 把表筆從測試插孔中撥出，將多用電表放回原處，實(shí)驗(yàn)完畢。該同學(xué)的操作有哪些錯(cuò)誤?請改正之。例要測量一塊多用電表直流10mA檔的內(nèi)阻RA（約為40），除此多用電表外，還有下列器材：

7、直流電源一個(gè)（電動(dòng)勢E約為1.5V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)），電阻一個(gè)（阻值R約為150），電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干。要求：（1）寫出實(shí)驗(yàn)步驟。（2）給出RA的表達(dá)式。 【自我檢測】1圖為一正在測量中的多用電表表盤。（1）如果是用直流10V檔測量電壓，則讀數(shù)為_V.（2）如果是用直流5mA檔測量電流，則讀數(shù)為_mA.（3）如果是用×100檔測量電阻，則讀數(shù)為_.一阻值在100200間，額定功率為0.25W 的電阻，現(xiàn)用伏安法較準(zhǔn)確測定其阻值，實(shí)驗(yàn)室備有：A量程為50mA，內(nèi)阻約20的電流表B量程為3A，內(nèi)阻約0.01的電流表C量程為10V，內(nèi)阻約20k的電壓表 D量程為5V，內(nèi)阻約10k的電壓表

8、E標(biāo)有“50，2”的滑動(dòng)變阻器F標(biāo)有“3k，0.5”的滑動(dòng)變阻器G12伏的直流電源 H電鍵, 導(dǎo)線（1）電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 。（2）根據(jù)題意作出實(shí)驗(yàn)電路圖。3如圖所示是雙量程電流表電路圖，當(dāng)使用a、b兩端點(diǎn)時(shí)量程為1A，使用a、c兩端點(diǎn)時(shí)量程為0.1A，已知表頭內(nèi)阻為200，滿偏電流為2mA，求電阻R1和電阻R2的阻值。4如圖所示，P是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長陶瓷管（長度l為50cm左右，直徑D為10cm左右），鍍膜材料的電阻率已知，管的兩端有導(dǎo)電箍MN現(xiàn)提供米尺、伏特表V、安培表A、電源E、滑動(dòng)變阻器R、電鍵K和若干導(dǎo)線請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測定膜層厚度d的實(shí)驗(yàn)方案

9、（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測定的物理量是 ；（2）在虛線框內(nèi)用符號(hào)畫出測量電路圖；（3）計(jì)算膜層厚度的公式是 【課后練習(xí)】§7.4 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本問題 電表改裝與多用電表1關(guān)于歐姆表及其使用中的問題,下列說法中正確的是 A. 接表內(nèi)電源負(fù)極的應(yīng)是黑表筆B. 換檔后，都要重新調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針指到滿刻度C. 表盤上所標(biāo)明的電阻阻值刻度是均勻的D. 表盤刻度最左邊所表示的電阻阻值為零E rSA1A22如圖所示電路，將兩個(gè)相同的電流計(jì)分別改裝成電流表A1（0-3 A）和電流表A2（0-0.6 A），把這兩個(gè)電流表并聯(lián)接入電路中測量電流.則下列說法中正確的是AA1指針半偏時(shí)，A2指針也半偏BA1指

10、針還沒有滿偏時(shí)，A2指針已經(jīng)滿偏CA1的讀數(shù)為1 A時(shí)，A2的讀數(shù)為0.6 ADA1的讀數(shù)為1 A時(shí)，干路中的電流為1.2 AErRG紅表筆黑表筆RxR0Ig3如圖所示為歐姆表示意圖，Ig=300A，rg=100,調(diào)零電阻最大值R=50K，串聯(lián)固定電阻R0=50,E=1.5V.它能準(zhǔn)確測量的阻值范圍是A30 K-80KB3K-8K C300 K-80 D30-804在圖示電路中，三根導(dǎo)線中有一根是斷的，電源、電阻器R1 、R2.為了查出斷導(dǎo)線，某同學(xué)想先將多用表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別連接在電阻器R1的b端和R2的c端，并觀察多用表指針的示數(shù)在下列選項(xiàng)中,符合操作規(guī)程的是A.

11、 直流10V檔B. 直流0.5A檔 C. 直流2.5V檔 D. 歐姆檔5關(guān)于小量程電流表G改裝成電壓表和電流表后，因?yàn)镚表原來內(nèi)阻的大小，對電路進(jìn)行測量時(shí)所產(chǎn)生誤差的影響，正確的是 AG表的內(nèi)阻越大，改裝成的電壓表在測量時(shí)產(chǎn)生的誤差就越大 BG表的內(nèi)阻越大，改裝成的電流表在測量時(shí)產(chǎn)生的誤差就越大 CG表的內(nèi)阻大小對改裝成的電壓表和電流表在測量中的誤差沒有影響 DG表的內(nèi)阻越大，對改裝成的電壓表和電流表在測量中的誤差就越小6如圖所示，黑盒中有一個(gè)單向?qū)щ娫?，?dāng)元件中電流沿箭頭方向時(shí)，單向?qū)?，其電阻為零；反之，則截止，反向電阻無窮大。還有兩個(gè)阻值均為1 k的電阻，它們與黑盒的接線1、2、3接成

12、電路，用多用表的電阻擋對這三個(gè)接線柱間的電阻進(jìn)行測量，得到的數(shù)據(jù)如表格所示，那么黑盒中的線路是下面電路中的哪一個(gè)？黑筆觸點(diǎn)112紅筆觸點(diǎn)231表頭讀數(shù)00.5 k2 k7有一多用電表，它的歐姆刻度線中心刻度值是15，當(dāng)用R×10檔去測量某待測電阻（阻值約為1000）時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度較小。為了減小測量誤差，應(yīng)該重新測量。其實(shí)驗(yàn)步驟的順序是 。A. 將多用電表的選擇開關(guān)扳至交流高壓檔B. 將待測電阻兩端分別與兩表筆連接，并讀出數(shù)據(jù)C. 將選擇開關(guān)扳至R×1檔D. 將選擇開關(guān)扳至R×100檔E. 調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使表頭指針滿偏F. 將歐姆表兩表筆短接8用相同的靈敏電流計(jì)改

13、裝成量程為3V和15V的兩個(gè)電壓表，將它們串聯(lián)接入電路，指針偏轉(zhuǎn)角度之比為_，讀數(shù)之比為_9有一只電流計(jì)，已知其Ig =500，Rg100，現(xiàn)欲改裝成量程為的電壓表，則應(yīng)_聯(lián)_的電阻由于所用的電阻不準(zhǔn)，當(dāng)改裝表與標(biāo)準(zhǔn)表比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值為時(shí)，改裝表讀數(shù)為.，則實(shí)際所用的電阻值偏_（填“大”或“小”）_.10在用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,所用電壓表的內(nèi)阻約為20千歐,電流表的內(nèi)阻約為10歐,選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進(jìn)行實(shí)驗(yàn),讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上（如圖所示）CD（1）根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出I-U圖線,由此求得該電阻的阻值Rx=    &

14、#160;  歐（保留兩位有效數(shù)字）（2）畫出此實(shí)驗(yàn)的電路原理圖。11某同學(xué)用圖示電路，測繪標(biāo)有“3.8 V，0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A1（量程100 mA，內(nèi)阻約2）； A2（量程0.6 A，內(nèi)阻約0.3)；電壓表：V1 (量程5 V，內(nèi)阻約5k )；V2（量程15 V，內(nèi)阻約15 )；電源：E1（電動(dòng)勢為1.5 V，內(nèi)阻為0.2）； E2（電動(dòng)勢為4V，內(nèi)阻約為0.04）。為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_，電壓表_，滑動(dòng)變阻器_，電源_。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出R-U的圖象如圖3所示.由圖

15、象可知，此燈泡在不不作時(shí)，燈絲電阻為_ _；當(dāng)所加電壓為3.00 V時(shí)，燈絲電阻為 ，燈泡實(shí)際消耗的電功率為_W。根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系。符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的_。AB 12某同學(xué)對黑箱(見圖1)中一個(gè)電學(xué)元件的伏安特性進(jìn)行研究通過正確測量，他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓Uab(Uab=Ua-Ub)與流過它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律： 當(dāng)-15V<Uab<0V時(shí)，I近為零當(dāng)Uab0時(shí)，Uab和I的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：(1)在圖2中畫出Uab0時(shí)該元件的伏安特性曲線(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)該元件具有的特性是_（3)若將此黑箱接入圖3電路中，并在該電路

16、的cd兩端輸入如圖4(甲)所示的方波電壓信號(hào)ucd,請?jiān)趫D4(乙)中定性畫出負(fù)載電阻RL上的電壓信號(hào)uef的波形。§7.4 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本問題 電表改裝與多用電表參考答案【典型例題】例C、E、F 電路圖如右例（1）電壓表 電流表；（2）59000 0.17；（3）電壓表 3.54×104V例指針偏轉(zhuǎn)過大，說明待測電阻的阻值不大，應(yīng)換用小量程 ；調(diào)好多用表后，不能再轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺絲；雙手捏住接觸處，會(huì)造成人體電阻與待測電阻并聯(lián)，測量值會(huì)偏?。槐砉P撥出后，應(yīng)把選擇開關(guān)置于OFF檔，久放應(yīng)取出電池。例(1)實(shí)驗(yàn)步驟用多用電表的直流電壓檔測量電源電動(dòng)勢E；用多用電表的歐姆檔測電阻的

17、阻值R將多用電表置于直流10mA檔，與電阻R及電鍵串聯(lián)后接在電源兩端，合上電鍵，記下多用電表讀數(shù)I。（2） 【自我檢測】1 6.5V 3.25mA 8002（1）D A E （2）電路圖如右使用a、b兩端時(shí)有 Ig (Rg +R2) = (I1 Ig )R1 ，使用a、c兩端時(shí)有 Ig Rg = (I1 - Ig ) (R1 +R2 )，聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)得：R1=0.41 R2=3.74 （1）由R=l/S=U/I，只要測出l、U、I，即可計(jì)算出電阻膜的橫截面積S而S=D·d故應(yīng)測定的物理量為：l、D、U、I（2）用安培表的外接法（如圖所示）（3）d=Il/(DU)【課后練習(xí)】1B2AD3B（準(zhǔn)確測量的阻值范圍應(yīng)在中值電阻附近）4A5B6C7DFEB8 11 ，15 9串聯(lián) 11900；小 75010. 舍去不合理點(diǎn)，2.4