電學(xué)實(shí)驗(yàn)完全解析

1、電學(xué)實(shí)驗(yàn)完全解析 任建新 湖北省襄樊市第四高級(jí)中學(xué) 441021一、電流表內(nèi)、外接法的選擇：內(nèi)接法中，由于電流表內(nèi)阻的影響，電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值；外接法中，由于電壓表內(nèi)阻的影響，電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值。為了盡可能地減小誤差，必須判斷被測(cè)電阻是大電阻還是小電阻，從而確定內(nèi)、外接法。判斷方法如下：1、若，Rx為大電阻，內(nèi)接法誤差??；若，Rx為小電阻，外接法誤差??；2、若被測(cè)電阻Rx的大小無(wú)法直接判定時(shí)，先求臨界電阻：，若，為大電阻，內(nèi)接法誤差小。，為小電阻，外接法誤差??；，內(nèi)外接法均可。3、若不知道被測(cè)電阻的大約值，無(wú)法比較及大小時(shí)，可采用電壓表試觸法看電流表、電壓表變化大小來(lái)確定。具體方法：圖

2、1接電路時(shí)把電壓表的一端接入電路中，另一端連接導(dǎo)線預(yù)留，如圖1所示，閉合電路，移動(dòng)電壓表的這個(gè)預(yù)留端，先后與A、B兩點(diǎn)接觸，使電流表進(jìn)行內(nèi)、外接改變，同時(shí)觀察兩表示數(shù)變化情況，若電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明外接時(shí)（即接在A點(diǎn)）電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法測(cè)量；若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明內(nèi)接時(shí)（即接在B點(diǎn)）電流表的分壓作用大，應(yīng)采用外接法測(cè)量?！纠?】有一個(gè)未知電阻，為了較準(zhǔn)確地測(cè)出其電阻值，采用上述的方法，當(dāng)電壓表的預(yù)留端接在A點(diǎn)時(shí)，兩電表的讀數(shù)分別為4.8V，5.0mA，接在B點(diǎn)時(shí)，兩電表的讀數(shù)分別為5.0V，4.0mA，則被測(cè)電阻的測(cè)量值較準(zhǔn)確的數(shù)值等于多少？【解析】由題意可知，電流表示數(shù)變

3、化明顯，說(shuō)明外接時(shí)電壓表分流作用大，即被測(cè)電阻的阻值可以與電壓表相比較，說(shuō)明被測(cè)電阻為大電阻，內(nèi)接法誤差小，則被測(cè)電阻的測(cè)量值較準(zhǔn)確的數(shù)值應(yīng)用第二組數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算，即R測(cè)=1250。圖2甲二、控制電路的選擇：（滑動(dòng)變阻器分壓與限流接法的選擇）1、限流接法：如圖2甲所示， 注意：在接通電源之前應(yīng)把接入中路中的電阻最大，電路中的電流最小，以保證安全。即圖中滑片P移到b端。圖2乙2、分壓接法：如圖2乙所示。注意：在接通電源之前，滑片P應(yīng)移到圖中的a端，使負(fù)載的電壓和電流均為最小，以保證安全。3、選擇方法：在沒(méi)有特殊指明的情況下，從減小電能損耗和接線方便的角度考慮，變阻器通常選用限流接法，但在出現(xiàn)下述情況

4、時(shí)，則必須選擇分壓接法。（1）若采用限流電路時(shí)，如果電路中的最小電流大于等于被測(cè)電阻Rx的額定電流或所給電表的量程時(shí)，必須選用分壓電路；【例2】用伏安法測(cè)量某電阻Rx阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)電阻Rx（阻值約為100歐）；直流電流表A（010mA，50）；電壓表（03V，）；滑動(dòng)變阻器（0，1A）；直流電源（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)）；電鍵、導(dǎo)線若干。根據(jù)規(guī)格要求，畫出測(cè)量電路圖。圖3【解析】若采用限流接法，當(dāng)變阻器的全值電阻接入電路中時(shí)，回路中的最小電流：，即最小電流大于電流表的量程。故只能采用分壓接法。 臨界電阻100，為小電阻，故采用電流表外接法。電路圖如圖3所示，分壓式的外接法。（2）

5、滑動(dòng)變阻器全阻值遠(yuǎn)小于或者遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，而實(shí)驗(yàn)要求電壓變化范圍較大（或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)）時(shí)，必須采用分壓電路；【例3】有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“6V，0.6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的IU圖線?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：電壓表（010V，內(nèi)阻20）；電流表（00.3A，內(nèi)阻1）；滑動(dòng)變阻器（）；學(xué)生電源（直流9V），還有開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。圖4 【解析】小燈泡的標(biāo)示可知其額定電壓，額定電流，在額定電壓下的電阻。而變阻器的阻值只有5，若采用限流電路，回路中電流變化很小，測(cè)量數(shù)據(jù)相應(yīng)就少，實(shí)驗(yàn)誤差，故必須采用分壓電路。被測(cè)燈泡為小電阻，

6、因此選擇電流表外接法。實(shí)驗(yàn)電路如圖4所示。（3）實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始并連續(xù)變化時(shí)須采用分壓電路；三、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇：1、首先考慮安全因素：如各電表的實(shí)際讀數(shù)不能超過(guò)其量程，電阻類元件中的實(shí)際電流不能超過(guò)其最大允許電流或電壓。實(shí)際處理過(guò)程中，需要估算回路中的最小電流（一般應(yīng)用假設(shè)變阻器采用限流接法時(shí)進(jìn)行估算）。如：用伏安法測(cè)量標(biāo)有“6V，0.6W” 字樣的小燈泡的IU圖線，則實(shí)際加在燈泡的電壓的最大值不能超過(guò)6V。2、讀數(shù)誤差因素：一般要求各電表的實(shí)際讀數(shù)不小于其量程的（應(yīng)在量程的最好），以減小讀數(shù)誤差。實(shí)際處理過(guò)程中，需要估算回路中的最大電流或電壓（方法同上）。如上例中，若提供6V和15V兩

7、種電壓表供選擇，顯而易見(jiàn)，選擇前者，讀數(shù)誤差更小。3、對(duì)滑動(dòng)變阻器：除了考慮安全因素外，分壓接法中，一般選擇電阻值小而額定電流較大的變阻器；限流接法中，變阻器的阻值應(yīng)與電路中其他電阻的阻值比較接近（兩者的比值一般在2倍或1/2倍左右）。4、儀器選擇的一般步驟：（1）首先選擇唯一性的器材；（2）草畫電路圖，（暫不接電流表和電壓表）；（3）估算回路中的電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)，但不超過(guò)其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。四、電路實(shí)物圖的連接的基本方法：1、依據(jù)題意條件，參照實(shí)物位置，畫出電路圖，并在電路圖上標(biāo)明電源的正、負(fù)極，電流表和電壓表的正負(fù)極及

8、量程，電鍵需接在干路上。2、從電源正極出發(fā)，選擇一條包含元件最多的通路，依據(jù)“先串后并”的原則依次連接各個(gè)器件，一直到電源的負(fù)極，最后在將其余的元件和電壓表并聯(lián)在電路的某兩點(diǎn)之間。要點(diǎn)：為防止電表的正負(fù)接線柱接錯(cuò)或分壓接法中回線錯(cuò)誤，始終根據(jù)“電流的流向即為連線的方向” 。3、對(duì)照電路圖檢查：（1）連接導(dǎo)線是否在接線柱上，且導(dǎo)線不能相互交叉，不能橫跨實(shí)物。（2）電表的量程、正負(fù)極連接是否正確。（3）滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭是否在正確的位置?！纠?】在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中若估測(cè)金屬絲的電阻Rx約為3，為減小誤差，并盡可能測(cè)量多組數(shù)據(jù)，要求電阻絲的發(fā)熱功率P0.75W，備有器材如下：A、6V

9、直流電源； B、直流電流表A1（00.6A，內(nèi)阻）； C、直流電流表A2（03A，內(nèi)阻）；D、直流電壓表V1（03V，）； E、直流電壓表V2（015V，）； F、滑動(dòng)變阻器R1（0，最大允許電流1A）； G、滑動(dòng)變阻器R2（0，最大允許電流1A）；H、電鍵、導(dǎo)線若干。問(wèn)：（1）上述器材選用 （用字母表示）（2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（3）在圖5中連接實(shí)物。圖6圖5【解析】（1）首先選出唯一性的器材，即：A、H； P0.75W， 電流表選用 B（00.6A，內(nèi)阻）； ， 電流表選用 D（03V，內(nèi)阻）若采用限流接法，提供的兩個(gè)變阻器都不便于調(diào)節(jié)，而題目中要求減小實(shí)驗(yàn)誤差，故采用變阻器分壓接法，同時(shí)變阻器選擇G（0，1A）