高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).pptVIP

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),一、電表、電表的改裝,1.靈敏電流表G （1）三個(gè)主要參數(shù) 內(nèi)阻Rg:電流表線圈的電阻，大約幾歐到幾十歐。 滿偏電流Ig:指針批轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流，大約幾十微安到幾毫安。,滿偏電壓Ug:電流表通過Ig時(shí)兩端的電壓，大約零點(diǎn)幾伏。 （2）三個(gè)參數(shù)間的關(guān)系：由歐姆定律可知 Ug=IgRg 注意：電表就是電阻。,2.電壓表,（1）電壓表的改裝 電流表G 的電壓量程Ug=IgRg，當(dāng)改裝成量程為U的電壓表時(shí)，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻R分去多余的電壓U-Ug，電阻R叫分壓電阻。,（2）電壓表的內(nèi)阻：Rv=Rg+R,I,3.電流表的改裝 電流表G 的電壓量程Ug=IgRg，當(dāng)改裝成量 程為I的電流表時(shí)，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)電阻R分去多余的電流I-Ig，電阻R叫分流電阻。,（2）電流表的內(nèi)阻：RA=RgR/(R+Rg),4.電流表改裝成歐姆表,原理：閉合電路的歐姆定律 如圖所示，當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)，調(diào)節(jié)R，使電流表的指針達(dá)到滿偏電流，此時(shí)指針?biāo)副肀P上滿刻度處對(duì)應(yīng)兩表筆間電阻為零。這時(shí)有：,當(dāng)兩表筆間接入電阻Rx時(shí)，電流表的電流為：,當(dāng)Rx改變時(shí)，Ix隨著改變，將電流表表盤上Ix處標(biāo)上對(duì)應(yīng)的Rx值，就構(gòu)成了歐姆表。 中值電阻：歐姆表的內(nèi)阻即為中值電阻R中R內(nèi)R+Rg+r 因Ix與Rx 不是線性關(guān)系，歐姆表表盤刻度不均勻。,二、滑動(dòng)變阻器的兩種接法,1.限流接法 如圖所示。 用電器Rx的電壓調(diào)節(jié)范圍：,電路消耗的總功率為：EI,限流接法的選用原則： 測(cè)量時(shí)電路中的電流或電壓 沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)， 只在小范圍內(nèi)變化，且待測(cè)電 阻Rx與R接近時(shí)。 電源的放電電流或滑動(dòng)變阻 器的額定電流太小，不能滿足 分壓接法的要求時(shí)。 兩種方法都滿足時(shí)優(yōu)先選用 限流接法。,2.分壓接法,如圖所示 Rx電壓調(diào)節(jié)范圍0UxE。 開關(guān)閉合前，P應(yīng)在a端。,分壓接法的選用原則： 測(cè)量時(shí)要求電流或電壓從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)。 待測(cè)電阻Rx遠(yuǎn)大于R，且要求電壓變化范圍較大時(shí)。 采用限流接法時(shí)，電路中實(shí)際電壓或電流的最小值仍超過Rx的額定值或電表量程時(shí)。,三、電阻的測(cè)量,1.伏安法測(cè)電阻 （1）原理：部分電路的歐姆定律。 （2）電流表外接法，如圖所示。 誤差分析：,產(chǎn)生誤差的原因：電壓表V分流。,適用于測(cè)小阻值電阻，即Rx遠(yuǎn)小于Rv時(shí)。,（3）電流表內(nèi)接法，如圖所示。 誤差分析：,產(chǎn)生誤差的原因：電流表A分壓。,適用于測(cè)大阻值電阻，即Rx遠(yuǎn)大于RA時(shí)。,（4）內(nèi)、外接法的選用原則 計(jì)算臨界電阻：,若RxR0，待測(cè)電阻為大電阻，用內(nèi)接法 若RxR0，待測(cè)電阻為小電阻，用外接法 即大電阻，內(nèi)接法；小電阻，外接法。 可記為：大內(nèi)小外。,試觸法確定內(nèi)外接法：在不知道RV、RA、RX 的大致值時(shí)，可用試觸法，如圖所示：,觸頭分別接觸a、b兩點(diǎn)：若V變化大，說明A 分壓大，應(yīng)用外接法；若A變化大說明V分流 大，應(yīng)用內(nèi)接法。,例1：某同學(xué)欲測(cè)一電阻Rx的阻值（約為300） 可供選擇的儀器有：電流表A1，量程10mA;電流表A2，量程0.6A;電壓表V1，量程3V;電壓表V2，量程15V；電源電動(dòng)勢(shì)為4.5V。請(qǐng)同學(xué)們按圖接好電路，閉合S1后，把開關(guān)S2撥至a時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩電表的指針偏轉(zhuǎn)的角度都在滿偏的4/5處；再把開關(guān)S2撥至b時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)電表的指針偏轉(zhuǎn)幾乎不變，另一個(gè)電表的指針偏轉(zhuǎn)的角度在滿偏的3/4處；該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中所選電壓表的量程為（ ）所選電流表的量程為（ ） Rx的測(cè)量值為（ ）。,3V,10mA,320,2.安安法測(cè)電阻,若電流表內(nèi)阻已知，則可當(dāng)作電流表、電壓表及定值電阻來使用.,（1）如右圖所示，當(dāng)兩電表所能測(cè)得的最大電壓接近時(shí)，如果已知A1的內(nèi)阻R1，則可測(cè)得A2的內(nèi)阻R2=I1R1/I2.,（2）如右圖所示，當(dāng)兩電表的滿偏UA2UA1時(shí)，A1串聯(lián)一電阻R1，同樣則可測(cè)得R2的內(nèi)阻R2=I1（R1+R0)/I2.,例2.用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值，器材如下：電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻r1=5); 標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（量程300mA，內(nèi)阻r2約為5); 待測(cè)電阻R1（阻值約為100）；滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值為10）；電源E（電動(dòng)勢(shì)約為10V，內(nèi)阻r約為1）；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 （1）要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并表明代號(hào)。 （2）實(shí)驗(yàn)中，需要直接測(cè)量的物理量是（ ） 用測(cè)的量表示待測(cè)電阻R1的阻值的計(jì)算公式是（ ）,答案：（1）原理圖如圖所示. （2）設(shè)兩電流表A1和A2的讀數(shù)為I1、I2，待測(cè)電阻R1阻值的計(jì)算公式為：,（1）如圖所示，當(dāng)兩電表的滿偏電流接近時(shí)，如果已知V1的內(nèi)阻R1，則可測(cè)得V2的內(nèi)阻R2=U2R1/U1.,3.伏伏法測(cè)電阻,若電壓表內(nèi)阻已知，則可當(dāng)作電流表、 電壓表及定值電阻來使用。,（2）如右圖所示，當(dāng)兩電表的滿偏電流IV2IV1時(shí)，V1并聯(lián)一電阻R0，同樣則可測(cè)得R2的內(nèi)阻,例3.用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值（9001000）：電源E（電動(dòng)勢(shì)約為9V，有一定內(nèi)阻）；電壓表V1（量程1.5V，內(nèi)阻r1=750); 電壓表V2（量程5V，內(nèi)阻r2約為2500);滑動(dòng)變 阻器R（最大阻值為100）；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 （1）測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于量程的1/3，試畫出實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電阻Rx的異種原理圖。 （2）若電壓表V1的讀數(shù)為U1，V2的讀數(shù)為U2，則 用已知量和測(cè)的量表示待測(cè)電阻Rx的阻值的計(jì)算公式是 ,答案：（1）原理圖如圖所示. （2）待測(cè)電阻RX阻值的計(jì)算公式為：,4.電阻箱或定值電阻當(dāng)電表用,（1）電阻箱作電壓表用，如圖所示：可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2（I1-I2)R/I2 圖中電阻箱R可測(cè)得電壓為（I1-I2)R （2）電阻箱作電流表用 如圖所示，若已知R及RV,則測(cè)得干路電流為：,5.比較法測(cè)電阻,如圖所示，測(cè)得電阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示數(shù)I1、I2，可得Rx=I2R1/I1. 若考慮電表內(nèi)阻的影響，則 I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2),6.替代法測(cè)電阻,如圖所示，S接1，調(diào)節(jié)R2，讀出電流表示數(shù)為I； S接2，保持R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使電流表示數(shù)也為I。 由上可得：RX=R1,該方法的優(yōu)點(diǎn)是消除了電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 缺點(diǎn)是電阻箱內(nèi)阻不可以連續(xù)調(diào)節(jié)。,7.半偏法測(cè)電阻,（1）半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻 方法一：如圖所示，測(cè)電流表G的內(nèi)阻： 將電阻箱R的電阻調(diào)到0； 閉合S調(diào)節(jié)R0，使電流表G達(dá)到滿偏電流I0； 保持R0不變，調(diào)節(jié)R使電流表G示數(shù)為I0/2； 由上可得RG=R,注意：當(dāng)RGR0時(shí)，測(cè)量誤差小，此方法適合測(cè)大阻值電流表內(nèi)阻，且測(cè)量值偏大。,方法二：如圖所示測(cè)量電流表A的內(nèi)阻,斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R0，使A表滿偏為I0; 保持R0不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R，使電流表讀數(shù)為I0/2； 由上得RA=R,注意：當(dāng)R0RA時(shí)，測(cè)量誤差小，此方法適合測(cè)小阻值電流表內(nèi)阻，且測(cè)量值偏小。 電源電動(dòng)勢(shì)宜大一些。,（2）半偏法測(cè)電壓表內(nèi)阻,方法一：如圖所示，測(cè)電壓表V的內(nèi)阻： 閉合S,將電阻箱R的電阻調(diào)到R1時(shí)，測(cè)得電壓表示數(shù)為U1； 調(diào)節(jié)電阻箱阻值為R2，使電壓表VD的示數(shù)為U1/2； 由上可得RV=R2-2R1,方法二：如圖所示，測(cè)電壓表V的內(nèi)阻：,將滑動(dòng)變阻器的畫片P滑到最右端，電阻箱R的阻值調(diào)到最大； 閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R0，使電壓表示數(shù)指到滿刻度； 打開S2，保持R0不變，調(diào)節(jié)R，使電壓表示數(shù)指到滿刻度的一半； 由上可得RV=R,8.歐姆表測(cè)電阻,機(jī)械調(diào)零 選檔 歐姆調(diào)零 測(cè)電阻Rx. 改換檔位 重新歐姆調(diào)零 測(cè)電阻 注意：待測(cè)電阻的讀數(shù)應(yīng)為表盤讀數(shù)乘以倍數(shù)，指針應(yīng)指在表盤刻度的1/32/3的部分，否則需換擋，換擋后需重新歐姆調(diào)零。,9.消除電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,例4.伏安法測(cè)電阻電路由于電表內(nèi)阻的影響，不論電表內(nèi)接還是外借都存在系統(tǒng)誤差，為消除系統(tǒng)誤差而設(shè)計(jì)的補(bǔ)償電路如圖所示，完成下列實(shí)驗(yàn)步驟并寫出待測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。 先將S1閉合。 將S2與1閉合，調(diào)節(jié)R，讀出電壓表讀數(shù)U1，安培表讀數(shù)I1 根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，算出Rx,答案：將S2與2閉合，調(diào)節(jié)R，讀出電壓表讀數(shù)U2，電流表讀數(shù)I2 ,四、實(shí)物圖連線,要求：導(dǎo)線不能有交叉、分支，導(dǎo)線必須接在 接線柱上；電表的正負(fù)極與電源的正負(fù)極不能接錯(cuò)。 例5.為了測(cè)量一個(gè)“12V、5W”的小燈泡的不同電壓下的功率，給定了以下器材： 電源：12V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表：00.6A，03A，內(nèi)阻可忽略； 電壓表：03V，015V，內(nèi)阻很大； 滑動(dòng)變阻器；阻值范圍020，允許最大電流1A； 開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)時(shí)要求加在燈泡兩端的電壓可從0V調(diào)到12V. 請(qǐng)?jiān)谟铱蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖.,按畫出的電路圖，在下面圖3的實(shí)物圖上連接.,某位同學(xué)測(cè)得小燈泡的伏安特性曲線如圖4所示。某次測(cè)量時(shí)，電流表指針位置如圖5所示，電流表讀數(shù)為 A，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為 W。,答案：電路圖如右圖所示 電流表選0.6A量程，電壓表選15V量程 。實(shí)物圖連接如下圖所示：,0.40 2.4,練習(xí)：1.現(xiàn)有器材：電壓表（量程3V，內(nèi)阻約幾千歐），電壓表（量程15V，內(nèi)阻約幾十千歐），定值電阻（3.0kW），滑動(dòng)變阻器R（01750W），直流電源（約6V，內(nèi)阻不計(jì)），開關(guān)、導(dǎo)線若干，要求利用這些器材測(cè)量電壓表的電阻值 （1）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 （2）用已知量和直接測(cè)得量表示的電壓表內(nèi)阻的表達(dá) 式為r _ 式中各直接測(cè)得量的意義是：_,U1為電壓表V1的示數(shù)，U2為電壓表V2的示數(shù),2.用伏安法測(cè)定一個(gè)阻值約1k的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確 （1）下列器材中應(yīng)選用的是（用字母代號(hào)表示） A電池組（6V，內(nèi)阻很小）B電流表（010mA，內(nèi)阻10） C電流表（01mA，內(nèi)阻100）D電壓表（03V，內(nèi)阻5k） E電壓表（06V，內(nèi)阻10k）F滑動(dòng)變阻器（020，1A） G滑動(dòng)變阻器（0200，0.3A） H開關(guān)、導(dǎo)線 （2）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 （3）將實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路。,【答案】（1）ABEFH （2）圖像注意：分壓式和外接法 （3）略,3.在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，采用的儀器有：電源E（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）；額定電壓4.0V的小燈泡L；電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻約2）；電壓表表V（量程5V，內(nèi)阻約15k）；滑動(dòng)變阻器R（最大阻值15）；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)中要求加在小燈泡上的電壓從零到小燈泡的額定電壓連續(xù)可調(diào)。 I在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，連成的實(shí)物電路圖如下：,請(qǐng)你指出上述實(shí)驗(yàn)電路圖中的錯(cuò)誤之處： 請(qǐng)你在虛線方框中畫出實(shí)驗(yàn)所用的正確電路原理圖。,如圖所示為某同學(xué)根據(jù)正確的實(shí)驗(yàn)電路圖所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)畫出的IU圖象。圖象是一條曲線而不是直線的原因是 ；從圖象中可求得小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是 。,【答案】I電流表沒有接成外接電路 滑動(dòng)變阻器沒有接成分壓電路。 見右圖 燈絲電阻隨溫度而改變（燈絲電阻隨I或隨U改變亦可） 10（9.5到10.5之間都給分）,4使用萬用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí)： 測(cè)量前應(yīng)檢查指針是否停在“”刻度線的“”處； 每一次換檔位，都要重新進(jìn)行一次“歐姆調(diào)零”； 在外電路，電流是從黑表筆流經(jīng)被測(cè)電阻到紅表筆的。 測(cè)量時(shí)，若指針偏轉(zhuǎn)很小(靠近附近)，應(yīng)換倍率較大的檔位再測(cè)。 以上做法正確的是（ ） A B C D,5.測(cè)量電流表內(nèi)阻的電路圖如圖所示，實(shí)驗(yàn)的操作步驟如下： 將電阻箱R的電阻調(diào)到零； 閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的滑片，使得電流表達(dá)到滿偏電流I0； 保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，使得電流表的示數(shù)為I0/2； 讀出電阻箱的電阻值Rx，可以認(rèn)為電流表的內(nèi)阻rRx。,關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的操作方面： （1）請(qǐng)用鉛筆線代表導(dǎo)線，將示意圖中的實(shí)物連成測(cè)量電路。 （2）已知電流表的量程是2mA，內(nèi)阻約是40。電池的電動(dòng)勢(shì)約為6V。 可供選擇的滑動(dòng)變阻器有（A）阻值010，額定電流2A （B）阻值050，額定電流1.5