《電學(xué)實(shí)驗(yàn)》專題復(fù)習(xí)

1、電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（考查）的基本思路與環(huán)節(jié) 明確目的選擇方案選定器材擬定步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析得出結(jié)論電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)一、 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)原理與方法（一）、電阻的測(cè)量1、歐姆表測(cè)量2、替代法3、伏安法4、比例法*5、半值法（半偏法）*6、電橋法電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)1、歐姆表測(cè)量：最直接測(cè)電阻的儀表。但是一般用歐姆表測(cè)量只能進(jìn)行粗測(cè)，為下一步的測(cè)量提供一個(gè)參考依據(jù)。用歐姆表可以測(cè)量白熾燈泡的冷電阻。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)2、替代法替代法的測(cè)量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓等效。替代法測(cè)量電阻精度高，不需要計(jì)算，方法簡(jiǎn)單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般給定的儀器中要有電阻箱）。替代法

2、是用與被測(cè)量的某一物理性質(zhì)等效，從而加以替代的方法。如下圖所示。 先把雙刀雙擲開關(guān)S2扳到1，閉合S1，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使電流表指針指到某一位置，記下此時(shí)的示數(shù)I（最好為一整數(shù)）。再把開關(guān)S2扳到2，調(diào)整電阻箱R0，使得電流表指針仍指到示數(shù)I。讀出此時(shí)電阻箱的阻值r，則未知電阻Rx的阻值等于r。 說明：在此實(shí)驗(yàn)中的等效性表現(xiàn)在開關(guān)換位后電流表的示數(shù)相同，即當(dāng)電阻箱的阻值為r時(shí)，對(duì)電路的阻礙作用與未知電阻等效，所以未知電阻Rx的阻值等于r。替代法是一種簡(jiǎn)捷而準(zhǔn)確度很高的測(cè)量電阻的方法，此方法沒有系統(tǒng)誤差，只要電阻箱和電流表的精度足夠高，測(cè)量誤差就可以忽略。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)3、伏安法：伏安法的測(cè)量

3、依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測(cè)量儀器是電壓表和電流表，當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時(shí)，根據(jù)歐姆定律I=U/RV，電壓表同時(shí)可以當(dāng)電流表使用，同樣根據(jù)U=IRA，電流表也可以當(dāng)電壓表用。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)4、比例法如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比例法測(cè)電表的電阻。用比例法測(cè)電表內(nèi)阻時(shí)，兩個(gè)電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原理），兩個(gè)電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。例如，測(cè)電流表和電壓表的內(nèi)阻，如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，都可以使用比例法。采用比例法測(cè)電阻的依據(jù)是：串聯(lián)電路電壓與電阻成正比，并聯(lián)電路電流與電阻成反比。電壓表可顯示電阻兩端的電壓值，電流表

4、可顯示電阻中通過的電流，所以測(cè)電流表內(nèi)阻應(yīng)把兩電流表并聯(lián)，測(cè)電壓表內(nèi)阻應(yīng)把兩電壓表串聯(lián)，電路圖分別如下圖（甲）、（乙）所示。測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R01，使兩電流表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)I1和I2，根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，若已知電流表A1的內(nèi)阻為r1，則電流表A2的內(nèi)阻r2= 。測(cè)電壓表內(nèi)阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R02，使兩電壓表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)U1和U2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，若已知電壓表V1的內(nèi)阻r1，則電流表V2的內(nèi)阻r2= 。 電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)*5、半值法（半偏法）半值法是上面比例法的一個(gè)特例，測(cè)電流表內(nèi)阻和測(cè)電壓表內(nèi)阻都可以用半值法，電路圖

5、如下圖所示。甲圖實(shí)驗(yàn)時(shí)先斷開開關(guān)S，閉合S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R01（限流法連接），使電流表A滿度（即指針指滿刻度處）；再閉合S，調(diào)整電阻箱R1，使電流表A的指針恰好指到半滿度處，讀出此時(shí)電阻箱的阻值R，則電流表A的電阻rA=R。（測(cè)量結(jié)果偏?。┮覉D實(shí)驗(yàn)時(shí)先閉合開關(guān)S及S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R02（分壓法連接），使電壓表V滿度；再斷開S，調(diào)整電阻箱R2，使電壓表V的指針恰好指到半滿度處，讀出此時(shí)電阻箱的阻值R，則電壓表V的電阻rV=R。（測(cè)量結(jié)果偏大）電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)*6、電橋法（略）電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)伏安法測(cè)電阻的電路選擇1伏安法測(cè)電阻的兩種電路形式（如圖所示）電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)2實(shí)驗(yàn)電路（電流表內(nèi)外接

6、法）的選擇由于電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，造成表的示數(shù)與通過負(fù)載的電壓或電流真實(shí)值之間產(chǎn)生誤差，為減小此系統(tǒng)誤差，應(yīng)慎重選擇電流表的內(nèi)外接法，選擇方法如下：1、直接比較法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值RxRA時(shí)，安培表分壓很小，選擇安培表內(nèi)接電路。2、臨界值計(jì)算比較法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值與電壓表、電流表的阻值相差不多時(shí)，如何確定被測(cè)電阻R是較大還是較小呢？我們要計(jì)算兩種接法的相對(duì)誤差，可用 與 相比較.當(dāng) 即 時(shí)，宜采用電流表外接法；當(dāng) 即 時(shí)，宜采用電流表內(nèi)接法；電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)3、測(cè)試判斷法（試觸法）若Rx、RA、RV的大小關(guān)系事先沒有給定，可借助試觸法確定內(nèi)、外接法.具體做法是:如下圖所示組成電路

7、，其中電流表事先已經(jīng)接好，拿電壓表的一個(gè)接線柱去分別試觸M、N兩點(diǎn)，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況。如果電流表的示數(shù)變化比電壓表示數(shù)變化明顯，說明接M點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用引起的誤差大于接N點(diǎn)時(shí)電流表分壓作用引起的誤差，這時(shí)應(yīng)采用內(nèi)接法(即電壓表接N點(diǎn))。如果電壓表的示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化明顯，說明接N點(diǎn)時(shí)電流表分壓作用引起的誤差大于接M點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用引起的誤差，這時(shí)應(yīng)采用外接法(即電壓表接M點(diǎn)).電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)【例】某電流表的內(nèi)阻在之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A待測(cè)電流表A1（量程）； B電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約2k）C電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約10k）；D滑

8、動(dòng)變阻器R1（最大電阻10）E定值電阻R2（阻值5） F電源E（電動(dòng)勢(shì)4V）G電鍵S及導(dǎo)線若干（1）電壓表應(yīng)選用_；（2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（3）如測(cè)得電壓表的讀數(shù)為V，電流表的讀數(shù)為I，則電流表A1內(nèi)阻的表達(dá)式為：RA = _。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)二、電表的改裝1、電壓表和電流表（1）電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指針偏角與電流強(qiáng)度I成正比，即kI，故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻Rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig：即電流表允許通過的最大電流值，此時(shí)指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓U：即指針滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓，故UgIgRg

9、電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)（2）電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R，如圖所示，若量程擴(kuò)大n倍，即n ，則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值 ，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)（3）電流表改裝成電流表方法：并聯(lián)一個(gè)分流電阻R，如圖所示，若量程擴(kuò)大n倍，即n ，則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值 ，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越小。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí) 說明：改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴(kuò)大了，但通過電流表的最大電流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流Ig和滿偏電壓Ug，只是由于串聯(lián)電路的分壓及并聯(lián)電路的分流使表的量程擴(kuò)大了。 電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)【例】如圖所示

10、，四個(gè)相同的電流表分別改裝成兩個(gè)安培表和兩個(gè)伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它們按圖接入電路，則安培表A1的讀數(shù) 安培表A2的讀數(shù)；安培表A1的偏轉(zhuǎn)角 安培表A2的偏轉(zhuǎn)角；伏特表V1的讀數(shù) 伏特表V2的讀數(shù)；伏特表V1的偏轉(zhuǎn)角 伏特表V2的偏轉(zhuǎn)角；（填“大于”，“小于”或“等于”）電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)三、滑動(dòng)變阻器的使用1、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)如圖所示的兩種電路中，滑動(dòng)變阻器（最大阻值為R0）對(duì)負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖（a）電路稱為限流接法，圖（b）電路稱為分壓接法. 電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)負(fù)載RL上電壓調(diào)節(jié)范圍（忽略電

11、源內(nèi)阻）負(fù)載RL上電流調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）相同條件下電路消耗的總功率限流接法EULEIL EIL分壓接法0ULE0IL E（IL+Iap）比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)2、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的選擇方法 滑動(dòng)變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇取.（1）下列三種情況必須選用分壓式接法要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)（如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路），即大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，必須采用分壓接法.當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化

12、范圍較大（或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)）時(shí)，必須采用分壓接法.因?yàn)榘磮D（b）連接時(shí)，因RLR0Rap，所以RL與Rap的并聯(lián)值R并Rap，而整個(gè)電路的總阻約為R0，那么RL兩端電壓UL=IR并= Rap，顯然ULRap，且Rap越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作.若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓（或電流）的最小值仍超過RL的額定值時(shí)，只能采用分壓接法.電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)【例3】用伏安法測(cè)量某一電阻Rx阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)電阻Rx（阻值約5 ，額定功率為1 W）；電流表A1（量程00.6 A，內(nèi)阻約0.2 ）；電流表A2（量程03 A，內(nèi)阻約0.05 ）；電壓表V1（量程0

13、3 V，內(nèi)阻約3 k）；電壓表V2（量程015 V，內(nèi)阻約15 k）；滑動(dòng)變阻器R0（050 ），蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為6 V）、開關(guān)、導(dǎo)線.為了較準(zhǔn)確測(cè)量Rx阻值，電壓表、電流表應(yīng)選_，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)例4 用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的器材規(guī)格如下：待測(cè)電阻Rx（約100 ）;直流電流表（量程010 mA、內(nèi)阻約50 ）;直流電壓表（量程03 V、內(nèi)阻約5 k）;直流電源（輸出電壓4 V、內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器（015 、允許最大電流1 A）；開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干.根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)四、電路實(shí)驗(yàn)器材和量程的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：電路工作的安全性，即不

14、會(huì)出現(xiàn)電表和其它實(shí)驗(yàn)器材因過載毀壞現(xiàn)象。能否滿足實(shí)驗(yàn)要求（常常要考慮便于多次測(cè)量求平均值）。選擇器材的一般思路是：首先確定實(shí)驗(yàn)條件，然后按電源電壓表電流表變阻器順序依次選擇。根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表.首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏度的 左右），以減少測(cè)讀誤差.根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過滑動(dòng)變阻器的電流不超過它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用.應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能

15、作出恰當(dāng)?shù)倪x擇.電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)根據(jù)以上原則，電學(xué)儀器的選擇有如下建議：1、電源的選擇：選擇直流電源，應(yīng)根據(jù)用電器的需要來確定，一般考慮用電器所需的電壓、電路中的電流、電源電動(dòng)勢(shì)和允許電流等.在不超過待測(cè)器材所允許的最大電壓值的情況下，選擇電動(dòng)勢(shì)較大的電源（以獲得更多的測(cè)量數(shù)據(jù)）。在相同電動(dòng)勢(shì)情況下，通常選擇內(nèi)電阻較小的電源（以獲得較穩(wěn)定的路端電壓）,測(cè)電源內(nèi)阻除外。2、電表的選擇：在不超過電表量程的條件下，選擇量程較小的電表（以便測(cè)量時(shí)示數(shù)能在滿刻度的2/3左右）。3、滑動(dòng)變阻器的選擇:要由電路中所要求或可能出現(xiàn)的電流、電壓的范圍來選定變阻器，實(shí)際流過變阻器的電流不得超過其額定值；如要通過變

16、阻器的電阻改變來讀取不同的電流、電壓值時(shí)，要注意避免變阻器滑片稍有移動(dòng)電流或電壓就會(huì)有很大變化的出現(xiàn)，也要避免出現(xiàn)滑片從一頭滑到另一頭，電流或電壓幾乎沒有變化的情況.若控制電路確定為限流接法,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用與實(shí)驗(yàn)電路中其它電阻的總阻值相差不大的;若控制電路確定為分壓接法，則應(yīng)選用在額定電流允許的條件下阻值較小的滑動(dòng)變阻器。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)例5某電壓表的內(nèi)阻在2050K之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材:待測(cè)電壓表V(量程3V)，電流表A1(量程200A)，電流表A2(量程5mA)，電流表A3(量程0.6A)，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值1k)，電源E(電源電壓為4V)，開關(guān)S.(1

17、)所提供的電流表中應(yīng)選用(填字母代號(hào)).(2)為了盡量減小誤差，要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，試在小圖方框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路(其中電源和開關(guān)及連線已畫出). 電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)五、實(shí)物連線注意：1干路電鍵必須控制全電路 滑動(dòng)變阻器的連接 電表的極性，忌正負(fù)極接反 雙量程電表應(yīng)注意量程的選擇 導(dǎo)線連接美觀，清晰，盡量避免一開始就用鋼筆、圓珠筆直接作答電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)【例】下圖為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：（1）待測(cè)電阻Rx（約100歐）；（2）直流毫安表（量程010毫安，內(nèi)阻約50歐）；（3）直流電壓表（量程03伏，內(nèi)阻約5千歐）；（4）直流電源（輸出電壓4伏，內(nèi)阻

18、可不計(jì)）；（5）滑動(dòng)變阻器（阻值范圍015歐，允許最大電流1安）；（6）電健一個(gè)，導(dǎo)線若干條. 根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線。電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（考查）的基本思路與環(huán)節(jié)明確目的選擇方案選定器材擬定步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析得出結(jié)論電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)1.明確目的，廣泛聯(lián)系題目要求測(cè)定什么物理量，或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律，這是實(shí)驗(yàn)的目的，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的聯(lián)系.對(duì)于測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，被測(cè)量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，怎樣的定量關(guān)系成立，才能達(dá)到驗(yàn)證規(guī)律的目的；對(duì)于探索型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中， 涉及哪些物理量這些都是應(yīng)首先分析的，以此來確定實(shí)驗(yàn)的原理.2.選擇方案，簡(jiǎn)便精確對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，都可能存在多種實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而形成多種(可供選擇的)設(shè)計(jì)方案.一般說來，依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理選擇不同的實(shí)驗(yàn)方案主要遵循四條原則： (1)科學(xué)性：設(shè)計(jì)的方案有科學(xué)的依據(jù)和正確的方式，符合物理學(xué)的基本原理. (2)可行性：按設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)安全可靠不會(huì)對(duì)人身、器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，且成功率高.(3)精確性：在選擇方案時(shí)，應(yīng)對(duì)各種可能的方