高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)總結(jié)

高中物理電氣實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)綜述一、困難形成的原因1、電流表、電壓表對(duì)讀數(shù)規(guī)則的認(rèn)識(shí)模糊，導(dǎo)致讀數(shù)的有效數(shù)字錯(cuò)誤2、滑動(dòng)壓敏電阻電流限制，無(wú)法掌握兩個(gè)控制電路的原理，錯(cuò)誤地選擇了控制電路3、如果不掌握實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路、電器的選擇原理，就會(huì)發(fā)生電路、儀表選擇錯(cuò)誤4、未明確分類(lèi)電氣實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)“電阻的測(cè)量”方法，引起了思想混亂5、缺乏創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的平時(shí)模擬方法、轉(zhuǎn)換方法、放大方法、比較方法、替換方法等實(shí)驗(yàn)思維方法，在全新的實(shí)驗(yàn)方案中找不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，無(wú)法設(shè)計(jì)合理可行的方案。受思維定勢(shì)影響而掌握的實(shí)驗(yàn)原理不足，儀器的使用缺乏根據(jù)新情況的移動(dòng)利用、創(chuàng)新意識(shí)。第二，艱難的突破口1、電流表、電壓表讀數(shù)規(guī)則：電流表范圍一般有兩種：0.1至0.6A，0至3a。電壓表范圍一般有兩種：03V、015V。如圖10-1所示：相同的電流表、電壓表的范圍不同，因此它們屬于不同的范圍，每個(gè)單元表示的電流、電壓值不同，因此電流表、電壓表讀數(shù)更復(fù)雜，測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)更容易出錯(cuò)。以下是不同表，不同范圍的讀數(shù)規(guī)則。電壓表、電流表03V、03A范圍內(nèi)的最小刻度(精度)分別為0.1V、0.1A和10百分度米讀數(shù)。讀數(shù)規(guī)則相對(duì)簡(jiǎn)單，只需在小數(shù)點(diǎn)后添加讀數(shù)。如圖所示，電壓表讀數(shù)為1.88V，電流表讀數(shù)為0.83A。如果指針正好位于第2位，則讀取為2.00V(或a)。在0到15V的范圍內(nèi)使用電壓表時(shí)，最小刻度為0.5V，2百分度米讀數(shù)。讀取值的小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)，還必須有一位小數(shù)。如圖所示，指針直接位于10刻度線右側(cè)的刻度線(即撥號(hào)上的第21條小刻度線)讀取為10.5V，如果指針位于這兩個(gè)刻度線之間的中點(diǎn)，則指針?lè)謩e為10.1V、10.2V、10.3V、10.4V或10.4v，具體取決于指針接近兩個(gè)刻度線的程度不能以10.25V讀取，如果是，則出現(xiàn)兩個(gè)不正確的數(shù)字，即小數(shù)點(diǎn)后的2和5，不符合讀數(shù)規(guī)則，讀數(shù)應(yīng)為9.3V，如上圖所示。使用電流表0-0.6A范圍時(shí)，最小刻度為0.02A，5百分度米讀數(shù)。讀數(shù)規(guī)則類(lèi)似于0-15v電壓計(jì)，讀取值的小數(shù)點(diǎn)后只有兩位小數(shù)，還必須有兩位小數(shù)。如上圖所示，電流表讀取為0.17A，如果指針在第11個(gè)刻度上，則讀取為0.22A，在第10個(gè)刻度上，讀取為0.20A，在第12個(gè)刻度上，讀取為0.24A。2、滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分析防滑路障是近年來(lái)多次直接或應(yīng)用高考電氣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)命題的電氣實(shí)驗(yàn)中常用的儀器。滑動(dòng)變阻器連接設(shè)計(jì)控制電路選擇方法在歷代考生考試中仍有困難?；瑒?dòng)可變電阻電流限制和電壓分離方法的特征：圖10-2所示的兩個(gè)電路中，滑動(dòng)可變電阻(最大電阻R0)同時(shí)控制調(diào)整負(fù)載RL的電壓和電流強(qiáng)度，一般將圖(a)電路稱(chēng)為電流限制連接方式，將圖(b)電路稱(chēng)為電壓分割連接方式。電流限制方法。如圖(a)所示，電壓中的電壓調(diào)整范圍為：顯然，在R0RL上滑動(dòng)觸點(diǎn)從b滑動(dòng)到a的過(guò)程中，首先電流表、電壓表上的電壓沒(méi)有太大變化，然后在極小的電阻變化范圍內(nèi)，電流表、電壓表的讀數(shù)變化很快，或者讀數(shù)不方便，只有RL與R0幾乎相同的情況下，才能對(duì)電流和電壓進(jìn)行相當(dāng)大的控制。只要能達(dá)到相同的目的，限流方法就能節(jié)約更多能源，電路連接更簡(jiǎn)單。分壓法。如圖(b)所示，電壓調(diào)整范圍為0 e，與RL相比，R0越小，r的電壓變化線性性越好。在R0RL中，即使UL更改的范圍為0-e，也很少寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在這種情況下，當(dāng)幻燈片從左端滑動(dòng)到右端，接近右端時(shí)，電壓表上顯示幾乎為零，然后突然上升到e，對(duì)測(cè)量幾乎沒(méi)有用。因此，分壓法使用整體電阻較小的滑動(dòng)電阻器。滑動(dòng)式壓敏電阻電流限制和電壓分割方法：兩種電路都可以調(diào)整負(fù)載電阻電壓和電流的大小，但是，如果在不同條件下調(diào)節(jié)效果非常不同，滑動(dòng)式壓敏電阻訪問(wèn)電路的方法應(yīng)根據(jù)安全、準(zhǔn)確性、節(jié)能、方便性的原則綜合考慮，靈活選擇。1.在以下三種情況下，必須使用分壓連接方法(1)如果電路的電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)必須從0開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)(例如，測(cè)量導(dǎo)體的電壓電流特性、校準(zhǔn)改造的計(jì)量器等)，也就是說(shuō)，在大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用分壓方式。(2)如果電氣裝置的電阻RL大于滑動(dòng)電阻的最大值R0，則必須使用電壓切斷方法。按下圖(b)時(shí)，RLR0Rap導(dǎo)致RL R0 Rap的并行值r和-Rap，整個(gè)電路的總電阻值約為R0，RL兩端電壓，顯然ul-Rap較小，Rap線性關(guān)系越小，計(jì)量器的變化越平滑、均勻，易于觀察和操作。(3)使用電流限制連接時(shí)，只有回路實(shí)際電壓(或電流)的最小值超過(guò)RL的額定值時(shí)，才能使用電壓分區(qū)方法。(1)測(cè)量時(shí)，電路的電流或電壓不需要從0開(kāi)始連續(xù)調(diào)整，在較小的范圍內(nèi)測(cè)量，如果RL與R0相差很大，或者RL比R0略小，則使用電流限制方法。(2)電源的放電電流或滑動(dòng)電阻裝置的額定電流太小，不能滿(mǎn)足分割電壓連接要求時(shí)，使用電流限制方法。(3)如果要求不高，只能用于安全性和準(zhǔn)確性分析，則可以考慮可安裝性和節(jié)能因素，優(yōu)先采用限流方法。例如，如圖10-3所示，滑動(dòng)壓敏電阻為最大R，負(fù)載電阻R1=R，電源電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)部電阻為無(wú)數(shù)。(1) k分離且滑動(dòng)頭c移動(dòng)時(shí)，R1兩端的電壓范圍是多少？(2) k關(guān)閉，滑動(dòng)頭c移動(dòng)時(shí)R1兩端的電壓范圍是多少？(3) r的長(zhǎng)度ab=L，R的單位長(zhǎng)度的電阻在a，c之間是相等的長(zhǎng)度為x，k連接后，添加到R1的電壓U1和x的關(guān)系是？當(dāng)電鍵分離或閉合時(shí)，電路中會(huì)發(fā)生兩種截然不同的控制電路電流限制和分壓，關(guān)鍵在于了解電流限制和分壓電路的原理分析 (1) k分離后，控制電路是滑動(dòng)壓敏電阻電流限制方式，因此U1E(2) k閉合時(shí)，控制電路為滑動(dòng)壓敏電阻電壓分配方式，因此，0U1E(3)這個(gè)問(wèn)題調(diào)查兩個(gè)控制電路獲得不同控制電壓范圍的原理示例2:用伏安測(cè)定電阻Rx電阻。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：電阻Rx(電阻值約為5，額定功率為1w)。電流表A1(范圍00.6 A，內(nèi)部電阻0.2)；電流表A2(范圍03 A，內(nèi)阻0.05)；電壓表V1(范圍03 V，內(nèi)阻3k)；電壓表V2(范圍015 V，內(nèi)阻15k)；滑動(dòng)式壓敏電阻r0 (0 50 )、電池(電動(dòng)勢(shì)6 V)、開(kāi)關(guān)、電線。要更準(zhǔn)確地測(cè)量Rx電阻，必須選擇電壓表和電流表_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，并繪制實(shí)驗(yàn)電路圖。這個(gè)問(wèn)題需要選擇測(cè)試設(shè)備、測(cè)量電路和控制電路。滑動(dòng)阻力的總阻力值大于正在測(cè)量的阻力Rx，因此首先考慮滑動(dòng)阻力的限制電流方法正在測(cè)試的電阻Rx額定值和電阻值的近似值，包括正在測(cè)試的電阻Rx的額定值電壓和額定電流的值滑動(dòng)電阻器的總電阻比正在測(cè)量的電阻Rx大，因此滑動(dòng)電阻的電流限制方法最先考慮，如果使用電流限制方法，則正在測(cè)量的電阻Rx的最小電流為本實(shí)驗(yàn)對(duì)電流和電壓調(diào)節(jié)范圍沒(méi)有特殊要求，因此使用了限流電路。電路如圖10-4所示。【摘要】滑動(dòng)變阻器前電阻相對(duì)要測(cè)試的電阻大，分壓式方法調(diào)節(jié)不方便，因此，限制電流方法最好，保證安全，有一定的調(diào)整范圍即可。示例3:用伏安方法測(cè)量固定值電阻的設(shè)備規(guī)格如下：測(cè)量的電阻Rx(約100)；直流電流表(范圍010 mA，內(nèi)阻50)；直流電壓表(范圍03 V，內(nèi)阻5k)；直流電源(輸出電壓4 V，無(wú)內(nèi)部電阻)；滑動(dòng)壓敏電阻(0 15，最大允許電流1a)；一個(gè)開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線數(shù)。根據(jù)設(shè)備的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求繪制實(shí)驗(yàn)電路圖。這個(gè)問(wèn)題只是給出了測(cè)量電路、控制電路的連接方法、各儀器的范圍和電阻，只要計(jì)算兩種連接方法中哪個(gè)合適就行了。用伏安方法測(cè)量電阻有兩種連接方式：電流表內(nèi)部和外部連接，因此電流表必須使用外部連接方式。在控制電路中使用可變電阻限流方法時(shí)，滑動(dòng)電阻系數(shù)最大化，通過(guò)負(fù)載的電流最小，電流超過(guò)電流表的范圍，因此滑動(dòng)變壓器必須使用分壓連接方法，如圖10-5所示。所有控制電路都要保證電路的安全。這是電氣實(shí)驗(yàn)最重要的原則。電流限制布線雖然簡(jiǎn)潔方便，但在不超過(guò)電路電流額定值的情況下，必須確保一定的電壓、電流范圍。這個(gè)問(wèn)題是，即使控制電流的最小值不超過(guò)電流表的范圍，滑動(dòng)電阻器的總電阻與電路的其他電阻太小，電流和電壓變化范圍太小，不能使用電流限制接線。3、選擇實(shí)驗(yàn)電路和電氣設(shè)備(1)回路選擇安培表內(nèi)部和外部回路的選擇電壓表的分流和電流表的分壓作用導(dǎo)致表顯示數(shù)和通過(guò)負(fù)載的電壓或電流的實(shí)際值之間的誤差，因此，要減少此系統(tǒng)誤差，必須小心選擇電流表的內(nèi)部和外部連接，如下所示：1、直接比較方法：如果電阻電阻為RxRA，則選擇安培表格內(nèi)部回路，因?yàn)榘才啾砀癫鸱謮毫^小。2、閾值計(jì)算比較方法：如果測(cè)量的電阻與電壓表或電流表的電阻類(lèi)似，如何確定測(cè)量的電阻r是大還是??？我們要計(jì)算兩種連接方法的相對(duì)誤差，可以與可用的比較。3、測(cè)試判斷(錯(cuò)覺(jué)方法)如果未事先指定Rx、RA、RV的大小關(guān)系，則可以通過(guò)試點(diǎn)測(cè)試方法驗(yàn)證內(nèi)部和外部連接。具體是：如圖10-6所示，由電流表預(yù)先連接的電路組成，帶電壓表的一個(gè)端子，分別試驗(yàn)m，n兩點(diǎn)，觀察兩個(gè)電度表的系數(shù)在兩次觸摸時(shí)如何變化。如果電流表的指示變化大于電壓指示(即，連接m點(diǎn)時(shí)由電壓表分流操作引起的錯(cuò)誤大于連接n點(diǎn)時(shí)由電流表分壓操作引起的錯(cuò)誤)，則應(yīng)使用內(nèi)部連接方法(電壓表連接n點(diǎn))。如果電壓表的系數(shù)變化大于電流表示(即連接n點(diǎn)時(shí)，電壓表分壓作用下的誤差大于連接m點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用下的誤差)，則應(yīng)使用外接法(電壓表折疊m點(diǎn))。(確定口：“內(nèi)部單詞中間大、大、內(nèi)部和外部小”，即內(nèi)部方法適用于測(cè)量大電阻，系統(tǒng)誤差大，即測(cè)量值大于實(shí)際值，外部方法適用于測(cè)量小電阻，系統(tǒng)誤差小，即測(cè)量值小于實(shí)際值)控制電路(即滑動(dòng)變阻器連接)的選擇，見(jiàn)難點(diǎn)2(2)電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備和范圍選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：電表和其他實(shí)驗(yàn)儀器因過(guò)載而毀壞，是電路工作的安全。是否能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求(經(jīng)常要考慮方便多次平均測(cè)量)。設(shè)備選擇的一般想法是先確定實(shí)驗(yàn)條件，然后按電源-電壓表-電流表-壓敏電阻的順序選擇。按照不損壞儀表或最小化誤差的原則選擇儀表。首先，確保通過(guò)電流表的電流和添加到電壓表的電壓都不超過(guò)使用范圍，然后合理選擇范圍。指針要有很大的偏差(通常是總偏差的三分之二)，以減少讀取錯(cuò)誤。根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍，選擇滑動(dòng)電阻器，注意通過(guò)滑動(dòng)變壓器的電流不要超過(guò)額定值。對(duì)于較大的電阻器，滑動(dòng)頭稍微移動(dòng)，電流和電壓發(fā)生很大變化，這是不可取的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求，必須選擇儀器，在這種情況下，必須熟悉實(shí)驗(yàn)原理才能做出適當(dāng)?shù)倪x擇?？傊?，最佳選擇原則如下。a，方法誤差盡可能小。b，實(shí)現(xiàn)更大范圍的敏感調(diào)整。c、在高輸出設(shè)備(電路)上盡可能節(jié)約能源；在低功耗電路中，通過(guò)在不超過(guò)電氣額定值的情況下適當(dāng)提高電流和電壓值，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確度。根據(jù)上述原則，電氣設(shè)備的選擇有以下建議。1、電源選擇：直流電源選擇應(yīng)根據(jù)家用電器的需要確定，一般應(yīng)考慮使用電氣所需的電壓、電路的電流、電源電動(dòng)勢(shì)和允許的電流等。為了獲得更多的測(cè)量數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诓怀^(guò)可測(cè)量的最大電壓值的范圍內(nèi)選擇emf較大的電源。對(duì)于相同的電動(dòng)勢(shì)，通常選擇內(nèi)阻較小(內(nèi)阻除外)的電源(獲得更穩(wěn)定的端電壓)。選擇2，米：在不超過(guò)米范圍的范圍內(nèi)選擇較小范圍的米(使您可以測(cè)量整個(gè)記號(hào)的大約三分之二)。3、滑動(dòng)電阻選擇：應(yīng)由電路的要求或可能發(fā)生的電流、電壓范圍選擇，并且實(shí)際過(guò)流電流不應(yīng)超過(guò)額定值。如果要改變可變電阻器的電阻，以讀取不同的電流、電壓值，應(yīng)注意可變電阻器幻燈片不要發(fā)生輕微的移動(dòng)電流或電壓變化，幻燈片從一端滑動(dòng)到另一端，避免電流或電壓幾乎不變的情況。如果控制電路被確定為限流連接方法，則滑動(dòng)阻力系數(shù)與實(shí)驗(yàn)電路中其他阻力總和相差不大。如果控制回路確定為分電壓連接方法，則必須選擇具有額定電流允許的低電阻值的滑動(dòng)電阻系數(shù)。示例4:圖10-7是通過(guò)伏安法測(cè)量電阻所需的設(shè)備的物理圖，設(shè)備規(guī)格如下：(1)要測(cè)試的電阻Rx(約100)(2)直流電源(輸出電壓4V，無(wú)內(nèi)部電阻)(3)直流毫安(范圍0至10毫安，內(nèi)阻50)(4)直流電壓表(范圍03V，內(nèi)部電阻5k)(5)滑動(dòng)阻力(阻力范圍0至15，允許最大電流1A)(6)一個(gè)電鍵，多條導(dǎo)線根據(jù)設(shè)備的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求連接到物理圖?？勺冸娮杵鞯幕瑒?dòng)觸點(diǎn)在關(guān)閉電鍵之前以“”的正確位置顯示。這個(gè)問(wèn)題不需要選擇儀器。只是合成了已經(jīng)存在的儀器的電路選擇，降低了一定的難度，按照已知的條件，要測(cè)試的電阻和電壓表電阻差異更大，滑動(dòng)電阻電阻器電阻較小?；瑒?dòng)電阻比Rx的電阻值小，所以滑動(dòng)電阻系數(shù)必須使用分電壓連接方法。測(cè)試中的電阻比電表的電阻和電壓表的電阻大，因此應(yīng)使用安培表外電路，如圖10-8所示。如果滑動(dòng)可變電阻分配器電壓切斷方法，則可變電阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)必須將