電學實驗專題復習

1、電學實驗專題復習、常見電路1測電阻電路（或描繪伏安特性曲線電路，或測量功率電路，或測量電阻率電路）（1 ）圖1為分壓式，外接法（2）圖2為限流式，外接法（3）將圖1改為分壓式，內(nèi)接法（4）將圖2改為限流式，內(nèi)接法 測電阻電路，共有四種電路2.測電動勢和內(nèi)阻電路（1）測量電路如圖（2）測量方法 第一、計算方法 測兩組端電壓 U和電流I值，然后通過以下式子求解。E= Ui + |irE= U2+ |2r第二、作UI圖象方法圖1圖2通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，取得多組（U, I）值，然后在坐標中描點，連成直線用圖象處理問題，須注意以下幾點： 連直線的方法：讓盡可能多的點在直線上，直線兩則 分布的點的個數(shù)大致

2、均勻偏離直線較遠的點舍去。 縱軸截距的含義：電動勢 E 橫軸截距的含義：短路電流Io斜率的含義：電阻。求解方法:r=或用直線上任意兩點求解斜率的絕對值。3. 電流表、電壓表改裝電路（1）把電流表改裝電壓表電路 用半偏法測電流表的內(nèi)阻rg。先將R調(diào)到最左端，閉合 S1,斷開S2,調(diào)節(jié)1-R使電流表滿偏，然后使 R不變，閉合S2調(diào)節(jié)R'使電流表指到滿刻度的一半，此時電阻箱R'勺讀數(shù)即為電流表的內(nèi)阻口。注：此處 R'只能用電阻箱，而不能用滑動變阻器，其阻值只需比靈敏電流表的電阻大一點就可以了， R一般使用滑動變阻器，其阻值要求較大，以減小因閉合 化，從而減小誤差。改裝電路Rx

3、= U/lg rg其中U為改裝后的滿偏電壓核對電路調(diào)節(jié)R，改變電壓，比較改裝表和標準表V的讀數(shù)，并計算百分誤差U -U。Uox 100%其中U是改裝表的讀數(shù),Uo是標準表的讀數(shù)注：改裝電壓表和標準電壓表并聯(lián)進行核對表流表內(nèi)阻誤差分析在半偏法測內(nèi)阻電路中，當閉合S2時，引起總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，而此時電流表半偏，所以流經(jīng)R '勺電流比電流表電流多，R'的電阻比電流表的電阻小，但我們就把 R '勺讀數(shù)當成電流表的內(nèi)阻，故測得的電流表的內(nèi)阻偏小。(2 )電壓表改裝電流表電路 用半偏法測電壓表的內(nèi)阻先將R調(diào)到最左端，閉合 S1和S2,調(diào)節(jié)R使電壓表 滿

4、偏，然后使R不變，斷開S2調(diào)節(jié)R'使電壓表指到滿刻 度的一半，此時電阻箱 R'的讀數(shù)即為電流表的內(nèi)阻 rg。注：此處 R '只能用電阻箱，而不能用滑動變阻器，其 阻值只需比電壓表的電阻大一點就可以了，R 一般使用Rt滑動變阻器，其阻值要求較小，以減小因閉合S2而引起總電壓的變化，從而減小誤差。 改裝電路若改裝電壓表量程為 U,內(nèi)阻為Rv，改裝后的電流表的量程為I，則并聯(lián)電阻Rx= 核對電路要求標準表A和改裝表串聯(lián)才能進行核對，其I I。百分誤差的計算方法為 -X 100%I。注意：將改裝電流表和標準電流表串聯(lián)進行核對 電壓表內(nèi)阻誤差分析在半偏法測電壓表內(nèi)阻電路中，在斷開

5、S2時，弓|起總電阻增大，滑動變阻器兩端分得電壓將超過原電壓表的滿偏電壓，調(diào)節(jié)R'使電壓表半偏時，R'上的電壓將比電壓表半偏電壓大，故R'的電阻比電壓表的內(nèi)阻大，所以測得電壓表內(nèi)阻偏大。二、器材選取原則|1 準確性原則：選用電表量程應可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時盡 可能使指針接近滿量程，若指針偏轉不到滿偏角度的1/3,讀數(shù)誤差較大。2安全性原則：通過電源，電表，滑動變阻器，用電器的電流不能超過其允許的最大電流。3 便于操作原則：選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實驗要求，又 要注意便于操作。三、電路選取1. 電流表內(nèi)外接法選取(1)基

6、本電路電流責外曉法電流表內(nèi)接法(2)電路的對比連接方式誤差來源測量值與真實值關系適用范圍外接法電壓表分流電流表的讀數(shù)大于流過待 測的電流，故：R測R真測小電阻內(nèi)接法電流表分壓電壓表讀數(shù)大于待測電阻 兩端的電壓，故：R測R測大電阻真（3）判斷方法直接比較法：當待測電阻 Rx較小且遠小于電壓表內(nèi)阻 Rv時，應選用外接法；當待測電 阻Rx較大且遠大于電流表內(nèi)阻 Ra時，應選用內(nèi)接法。 臨界值法：當待測電阻Rx< . RaRv時，視Rx為小電阻，應選用外接法；當Rx> . RaRv時，視Rx為大電阻，應選用內(nèi)接法；當 Rx= RaR/時，兩種接法均可。2 滑動變阻器分壓式、限流于接法選?。?/p>

7、1）基本電路限流式電略分區(qū)式電路2）電路的對比調(diào)節(jié)范圍限流式電路分壓式電路電壓調(diào)節(jié)范圍RxU x、URx+R0T U電流調(diào)節(jié)范圍UURx+rT RxU0T Rx說明：U為電源端電壓，R為滑動變阻器最大電阻，Rx為待測電阻阻值。（3）判斷方法 負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻 R,須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電 路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。 采用限流電路時， 電路中的最小電流 （電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電 流（電壓）時，應采用變阻器的分壓式接法。 負載電阻的阻值 Rx小于滑動變阻器的總電阻 R或相差不大

8、，并且電壓表、電流表示數(shù)變 化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。 兩種電路均可使用時應優(yōu)先用限流式接法，因為限流式接法總功率較小。例1有一小燈泡上標有“6 v, 0 .6W ”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個燈泡的I U圖像，已知所用器材有:A .電流表：0 0.3A，內(nèi)阻1QB .電壓表：0 15V，內(nèi)阻20k QC.滑動變阻器：0 30 Q,額定電流2AD .學生電源（直流 9V）E.開關一只，導線若干為使實驗誤差盡量減小，試畫出合理的實驗電路圖例2在“測定金屬的電阻率”實驗中，若粗估金屬絲的電阻Rx約為3 Q,為減小誤差,要求金屬絲發(fā)熱功率 P<0.75W，備有的部分器材有：A.6

9、V的電池組B、電流表（0 0.6A，內(nèi)阻0.5Q ）C.電流表（0 3A，內(nèi)阻0.01 Q）D、電壓表（0 3V，內(nèi)阻1kQ ）E.電壓表（015V，內(nèi)阻5k Q ）F、滑動變阻器（0100 Q ,額定電流1A）G.滑動變阻器（020 Q，額定電流1A)（1）上述器材應選用的是。（用字母代替）（2 ）畫出實驗電路圖例3 .一個未知電阻Rx，阻值大約為10k° 2Ok0.為了較為準確的測定其電阻值，實驗室中有如下器材：電壓表V （量程3V、內(nèi)阻約為3k）:（量程15V、內(nèi)阻約為15 k）電流表Ai （量程200 3、內(nèi)阻約為100門）電流表A2（量程5mA、內(nèi)阻約為10門）電流表A3（

10、量程0.6A、內(nèi)阻約為1門）電源電動勢為3 V滑動變阻器R的最大阻值為200"開關Sa. 在實驗中電壓表量程應選 ,電流表應選 。b. 為了盡可能減少誤差，請你在虛線框中畫出本實驗的電路圖。c. 根據(jù)實驗的需要用筆滑線代替導線，將圖7所需的實物連接起來。圖7四、伏安法測電阻及電路的延伸設計1、 伏安法女口：例22、比例法受一些特殊的實驗條件限制，比如：電流（或電壓表）表面上雖有刻度，但無刻度值（或刻度值模糊），這時我們不能直接讀出電流或電壓，但可根據(jù)電流或電壓表刻度均勻的特點，通過測量其指針偏轉格數(shù)用比例法完成測量。例4:現(xiàn)有一阻值為10.0Q的定值電阻，一個開關、若干根導線和一個電

11、壓表，該電壓表表(已知電壓表內(nèi)阻很面上有刻度但無刻度值。要求設計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案，大，電壓表量程大于電源電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐)，要求：(1 )畫出實驗電路圖(2) 簡要寫出完成接線后的實驗步驟(3) 寫出用測得的量計算電源內(nèi)阻的表達式r=。解析：(1)電路圖如右圖所示。(2) 斷開開關，記下電壓表偏轉格數(shù)N!;合上開關，記下電 壓表格數(shù)N2。(3) 設電壓表每偏轉 1格表示U。，當K斷開時，由閉合電路歐姆 定律得：E= Ui = N i Uo當K閉合后，有：E= U2+匕r，即E = N2U0 + N2Uo r，聯(lián)立兩RR式解得：r R N1 - N2r r。N23、替換法用

12、“伏安法”測電阻一般有電流表外接與電流表內(nèi)接兩種線路，因為電流表及電壓表本身并非理想電表，這兩種線路都存在誤差； 另一種情況是實驗只提供一只電流表或電流表本身讀 數(shù)不準，這時我們可以考慮在保證電表讀數(shù)不變的前提下，用一定值電阻(電阻箱)替換待 測電阻，完成實驗并提高測量準確性：例5:在某校開展的科技活動中，為了要測出一個未知電阻的阻值R,現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準的電流表 A、定值電R。、電阻箱Ri、滑動變阻器R2、單刀單擲開關 0、單刀雙擲開關S2、電源和導線。(1 )畫出實驗電路圖，并在圖上標出你所選用器材的代碼。Rm(2)寫出主要的實驗操作步驟 解析：(1)實驗電路如右圖所示。(2)將S2與

13、Rx相接，記下電流表指針所指位置將S2與R1相接，保持R2不變，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電 流表的指針在原位置上，記下 R1的值，則Rx = R1。4、伏安法的推廣對一些特殊電阻，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量，電路設計也有其特殊性：一是要注意 到其自身量程對電路的影響，二是要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能。例6:某電壓表的內(nèi)阻在 20k Q 50k Q之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可供選用的器材：待測電壓表 V (量程3V )、電流表A1 (量程200uA )、電流表A2 (量程5mA )、電流 表A3 (量程0.6A)、滑動變阻器 R (最大值1kQ、電源E (電動勢4V),開關S。(

14、1) 所提供的電流表中，應選用 。(2) 為了減少誤差，要求測量多組數(shù)據(jù)，試畫出符合要求的電路圖。解析：因為通過電壓表的電流必須由電流表測定，所以電流表與電壓表應串聯(lián)， 這實際上就是一種特殊的伏安法，電壓表成了一個“可自報電壓的大電阻”，由于電壓表內(nèi)阻在 20 k Q50k Q之間，電流表內(nèi)阻與電壓表內(nèi)阻相比可忽略不計，而滑動變阻器R的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，且實驗要求測多組數(shù)據(jù)， 因此實驗電路中變阻器應接成分壓式， 這樣電壓表的電 流在80uA200uA之間，故電流表應選 Ai。根據(jù)電流表、電壓表示數(shù)，可求得電壓表內(nèi)阻URv =I5、比較法某些問題中，因?qū)嶒炂鞑牟痪邆洌ㄈ彪娏鞅砘螂妷罕恚?，或?/p>

15、實驗條件限制，或因?qū)嶒灳炔辉试S而不能用“伏安法”。這時我們就得依據(jù)問題的具體條件和要求重新選擇實驗原理， 用“伏安法”的替代形式一一“比較法”來設計實驗方案。例7從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設計一電路來測量電流表Ai的內(nèi)阻ri。要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)。器材代號規(guī)格電流表（Ai）量程i00mA，內(nèi)阻ri待測（約40Q ）電流表（A2）量程 500uA，內(nèi)阻2 = 750 Q電壓表（V）量程i0V，內(nèi)阻r3=i0k Q電阻（Ri）阻值約i00Q，作保護電阻用滑動變阻器（R2）總阻值約50 Q電池（E）電動勢i.5V，內(nèi)阻很小開關（K）導線若干（1）畫出電路圖，標明利

16、用器材的代號。（2 ）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算ri,則所用的表達式ri = _號的意義是。解析：分析題意知道需測量電流表Ai的內(nèi)阻，按常規(guī)思想應用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但經(jīng)分析即使該 電流表滿偏時兩端電壓僅為0.4V，遠小于10V量程。這恰恰就是本題設計考核學生應變能力的“陷阱”根據(jù)所列儀器的特點，電流表A2內(nèi)阻已知，由此可采用兩電流表并聯(lián)，因為兩電流表兩端電壓相等即可省去電壓的測量，從而減小實驗誤差，由Dr2= Iiri得ri = Ii此題也可理解為“將已知內(nèi)阻的電流表A2當成電壓表使用”。這實際也是伏安法的一種推廣形式。練習i 有一根細長而均勻的金屬材料樣品，截面為外方（

17、正方形）內(nèi)圓，如圖所 示。此金屬材料質(zhì)量約為O.i0.2kg，長約30cm，電阻約為I0Q。已知這種金屬的電阻率為 '，密度為?o。因管線內(nèi)徑太小，無法直接測量，請根據(jù)以下器材，設計一個實驗方案測量其內(nèi)徑d。A 毫米刻度尺B 螺旋測微器C 電流表（600mA , i0Q）D .電流表（3A, 0.i Q ） E.電壓表（3V , 6k Q） F.滑動變阻器（2 k Q , 0.5A）G .滑動變阻器（i0Q , 2A） H .直流穩(wěn)壓電源（6V , 0.05Q ）I 開關一個，帶夾子的導線若干（1）除待測金屬材料外，應選用的實驗器材有 。（只填代號字母）（2 ）畫出你設計方案的實驗電路

18、圖，并把所選儀器連成實際測量電路。（3）用已知的物理常量和所測得的物理量，推導出計算金屬管線內(nèi)徑d的表達式。2.(1)有一游標卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標上有20個小的等分刻度。用它測量一小球的直徑，如圖 1所示的讀數(shù)是 mm。mm。如圖2,用螺旋測微器測量一根金屬絲的直徑，如圖所示的讀數(shù)是23 (cm)丫山訓山屮川川打山0510圖)(2)為了測量兩節(jié)串聯(lián)干電池的電動勢，某同學設計了 如圖3所示的實驗電路。其中： E是待測電池組，內(nèi)阻 不能忽略；Vi、V2是兩只量程都合適的電壓表，內(nèi)阻不 是很大，且未知；Si、S2是單刀單擲開關；導線若干。路。請根據(jù)電路圖3，在圖4中連線，將器材連成實驗電 實驗中需要測量的物理量是 。 用測出的物理量作為已知量，導出計算串聯(lián)電池電動勢的表達式。(寫出推導過程)3用一主尺最小分度為1mm，游標上有20個分度的卡尺測量一個工件的長度，如圖所示。由此讀出工件的長度為 mm。有一塊小量程的電流表 G ,滿偏電流為100卩A ,內(nèi)阻為500 Q。若把它改裝成3V和 15V兩量程的電壓表，電流表 G應與適當?shù)碾娮?/p>