初中電磁學(xué)物理實驗

初中電磁學(xué)物理實驗2023/5/251第一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗原理

對于研究的對象而言，正電荷從高電位的一端流向低電位的一端，電場力對其作了功，這個功通常叫做電流的功，簡稱電功。而單位時間內(nèi)對研究的對象所作的功稱為電功率，用P表示，即式中2023/5/252第二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五在電路中用于計算電器電功率的常用公式有：

功率的單位為焦/秒，又稱為瓦特，用W符號來表示。1—11—21—32023/5/253第三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗內(nèi)容1.通過對小燈泡及發(fā)光二極管在發(fā)光前后電阻的測量來觀察其特性的變化。2.通過改變小燈泡及發(fā)光二極管內(nèi)的電流大小來觀察其亮度變化，并由此測量出相應(yīng)的電流與電壓值。3.通過作圖或計算的方式得到小燈泡及發(fā)光二極管在不同條件下的電功率。2023/5/254第四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五注意：

實驗中，小燈泡的接線可不考慮正負；而發(fā)光二極管在接線時應(yīng)考慮其極性，即正極連接到電路中電源的正極輸出端。

干電池1．5＋干電池1．5＋亮不亮2023/5/255第五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗器材:

直流電源、小燈泡、發(fā)光二極管、多用電表、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線2023/5/256第六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗內(nèi)容和方法:一．用多用電表的歐姆量程，測量小燈泡及發(fā)光二極管未接入電路時的電阻。約幾歐—幾十歐近似于無窮大正、小、長負、大、短2023/5/257第七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五二．測量小燈泡的電功率。

(1)用伏安法的測量原理設(shè)計出實驗線路圖。

(2)按照畫出的實驗線路圖接好電路。

(3)接通電路后，通過改變小燈泡兩端的電壓來測出相應(yīng)的電流和電壓值。

怎么調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓?小燈2023/5/258第八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋小燈2023/5/259第九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋小燈2023/5/2510第十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

根據(jù)表1的要求計算出小燈泡的實際電功率表1實際電壓電壓（V）電流（A）發(fā)光情況電功率（W）等于額定電壓值3.00.083正常0.25低于額定電壓值1.50.070偏暗0.11略高于額定電壓值3.50.086偏亮0.302023/5/2511第十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五三．測量發(fā)光二極管的電功率1．用伏安法的測量原理設(shè)計出實驗線路圖（注意發(fā)光二極管要正向連接）。2．按照畫出的實驗線路圖接好電路。3．接通電路后，通過改變發(fā)光二極管兩端的電壓來測出相應(yīng)的電流和電壓值（注意：發(fā)光二極管兩端的電壓應(yīng)小于3伏）。4．根據(jù)表2的要求計算出發(fā)光二極管的實際電功率。2023/5/2512第十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋發(fā)光二極管2023/5/2513第十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗電路圖接線時注意電表和發(fā)光二極管的正負極性0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋發(fā)光二極管2023/5/2514第十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)表2的要求計算出發(fā)光二極管的實際電功率。

表2實際電壓電壓（V）電流（A)發(fā)光情況電功率（W）等于額定電壓值1.60.006正常0.010低于額定電壓值1.20.004偏暗0.004略高于額定電壓值2.00.009偏亮0.0182023/5/2515第十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五思考題1.測量小燈泡及發(fā)光二極管的電功率除了用伏安法外，還能用其他方法嗎？請設(shè)計出不同的測量方法。2.小燈泡及發(fā)光二極管在未接入電路時分別測出的電阻值有什么區(qū)別？3.測出得到小燈泡及發(fā)光二極管的伏安特性是怎樣的？4.你若感覺小燈泡與發(fā)光二極管的亮度基本相同時，測量得到的電功率哪個會更大些？5.若一個標有“220V25W”的燈泡，在正常發(fā)光時，通過燈絲的電流會有多大？此時燈絲的電阻將會多大？2023/5/2516第十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2023/5/2517第十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

6.“36V40W”和“220V40W”的兩個燈泡在正常發(fā)光時，各自通過的電流和電功率為多大？

7.當你用多用電表測量一個小燈泡的電阻時，你會發(fā)現(xiàn)測得的電阻值遠小于用額定電壓和額定功率計算得到的電阻值。這是什么原因呢？2023/5/2518第十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五思考:

小燈的燈絲斷了后,有人再將其燈絲搭起來通電,還能發(fā)光,問此時該小燈實際消耗的電功率與原來相比,是()。

(A)不變(B)增大(C)減小(D)無法確定如何分析?2023/5/2519第十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗七測量與分析電阻的串、并聯(lián)關(guān)系實驗?zāi)康?1.了解電阻與電阻間的串、并聯(lián)阻值關(guān)系。2.學(xué)會多用電表的使用。3.了解固定電阻與可變電阻間的區(qū)別，并了解使用時的不同點。4.學(xué)習制作各種電阻，并設(shè)計一些應(yīng)用的方案。2023/5/2520第二十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

實驗原理

根據(jù)歐姆定律，經(jīng)過一段電路中的電流強度I是由這段電路兩端的電壓以及電路中導(dǎo)體的電阻來決定，即，

但是在實際電路中，往往會有多個電阻同時存在并在電路中起作用，所以，在這種情況下，需要分析其合成后的等效總電阻大小。

電路中同時有幾個電阻存在時，其連接的形式有多種，串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合。2023/5/2521第二十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五將電阻一個接一個地單向連起來，然后跨接在某電路A、B兩端，這種接法稱為串聯(lián)接法，見圖7-1。R1R2R3RXAB電阻串聯(lián)時，其等效總電阻為各個電阻的和.

即:2023/5/2522第二十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

將一個個電阻直接跨接在某電路A、B的兩端，這種接法稱為并聯(lián)接法，見圖7-2。R1R2R3RXBA電阻并聯(lián)時，其等效總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)和.即：

2023/5/2523第二十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

將電阻先按不同的串、并聯(lián)方式組合在一起，然后跨接在某電路A、B的兩端，這種接法稱為串并聯(lián)（混聯(lián)）接法，見圖3。R4R5R3R1R2ABRx2023/5/2524第二十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

電阻串、并聯(lián)時，其等效總電阻應(yīng)按電阻串、并聯(lián)時的不同結(jié)構(gòu)與其串、并聯(lián)時的計算方式而得到結(jié)果。2023/5/2525第二十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗器材多用電表、電阻箱、各種阻值的固定電阻、各種阻值的可變電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等2023/5/2526第二十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗內(nèi)容和方法1.測量兩個以上電阻串聯(lián)后的結(jié)果將兩個或多個電阻串聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出串聯(lián)后的結(jié)果，并與理論公式計算后的結(jié)果作比較。2.測量兩個以上電阻并聯(lián)后的結(jié)果將兩個或多個電阻并聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出并聯(lián)后的結(jié)果，并與理論公式計算后的結(jié)果作比較。2023/5/2527第二十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五3.測量電阻的串、并聯(lián)（混聯(lián)）總電阻將多個電阻用不同的方式串、并聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出串、并聯(lián)后的結(jié)果，并與理論公式計算后的結(jié)果作比較。4.自制固定電阻或可變電阻利用一些不同類型的短鉛筆（B、HB、H型）、不同面積的導(dǎo)電紙、金屬箔片或不同長度的電阻絲等，制作一些固定電阻或可變電阻。2023/5/2528第二十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

常見固定電阻實樣2023/5/2529第二十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

電阻器技術(shù)參數(shù)標稱阻值與誤差固定電阻誤差等級表2023/5/2530第三十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

四色環(huán)電阻R=ab*10e2023/5/2531第三十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五思考題1.一個5歐姆電阻器和一個20歐姆電阻器串聯(lián)后其總電阻是多大？如果將以上兩個電阻接成并聯(lián)，則結(jié)果又是多大？5Ω20Ω5Ω20Ω4Ω2023/5/2532第三十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五12KΩ思考題2.現(xiàn)有2千歐、4千歐、6千歐、12千歐電阻器各一個，要得到一個3千歐的電阻結(jié)果可采用哪幾種方法來實現(xiàn)？(1)(2）(3)?(4)?6KΩ2KΩ4KΩ4KΩ2023/5/2533第三十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五思考題3.有兩個電阻器R1和R2，將其串聯(lián)后的總電阻是12

歐姆，而將其并聯(lián)后總電阻的12倍近似于32歐姆，則R1和R2的電阻各為多大？R1=？12ΩR2=？R1=？R2=？4、82023/5/2534第三十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五拓展的內(nèi)容：（1）制作一個電子風力測定儀。

用合適的材料制作一個可變電阻R0，在其可變端P處與一檔風板相連，當風吹到檔風板時帶動了可變電阻變化（請思考實驗的裝置），風力越強OC桿偏轉(zhuǎn)角度就越大，從而引起回路中的電流或電壓變化，即通過電流表或電壓表可粗略地測出風力的大小。（請思考并設(shè)計出實驗的裝置及實驗的具體方法）2023/5/2535第三十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五分壓電路的應(yīng)用——1.制作電子風力計通過測量電壓的方法來獲得風量的值風吹擋板copR10-G+GEKR0AB支架擋風板電阻絲電流表2023/5/2536第三十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（2）節(jié)日里，一些商店門口或小樹上常有裝飾用的小彩燈在閃閃發(fā)亮，每一串足有數(shù)十個，奇怪的是當其中有一個或兩個燈的燈絲斷了，其余的燈卻仍然亮著，這是為什么呢？提示：每個燈的燈絲（R1）引線上方均繞有金屬電阻絲（R2），這是為什么呢？請用電阻的串、并聯(lián)組合原理來解釋。2023/5/2537第三十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五運用到了串并聯(lián)的方法先并聯(lián)后串聯(lián)R2R2R2R1R1R12023/5/2538第三十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五考題分析：給出的器材：已知固定電阻三個（51歐、100歐、200歐）、數(shù)字式多用電表、單刀雙向開關(guān)、導(dǎo)線題意：設(shè)計一個電阻串、并聯(lián)的電路，測出單刀雙向開關(guān)處于三種不同狀態(tài)下得到的三個電阻結(jié)果（約141歐姆、118歐姆、151歐姆）。1.開關(guān)合向上、2.開關(guān)合向下、3.開關(guān)既不合向上也不合向下，鍘刀豎起，處于中間不聯(lián)通的狀態(tài)。

提示：1.51歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)100歐約等于141歐。2.100歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)51歐約等于118歐。3.51歐串聯(lián)100歐等于151歐。100歐200歐51歐2023/5/2539第三十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五考題分析：給出的器材：已知固定電阻三個（51歐、100歐、200歐）、數(shù)字式多用電表、單刀雙向開關(guān)、導(dǎo)線題意：設(shè)計一個電阻串、并聯(lián)的電路，測出單刀雙向開關(guān)處于三種不同狀態(tài)下得到的三個電阻結(jié)果（約141歐姆、118歐姆、151歐姆）。1.開關(guān)合向上、2.開關(guān)合向下、3.開關(guān)既不合向上也不合向下，鍘刀豎起，處于中間不聯(lián)通的狀態(tài)。

提示：1.51歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)100歐約等于141歐。2.100歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)51歐約等于118歐。3.51歐串聯(lián)100歐等于151歐。100歐200歐51歐2023/5/2540第四十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容

設(shè)計一個分壓電路，要求通過測量電壓的方式來得到測量一些非電量的結(jié)果（譬如位移量、角度量、溫度量等）。提示：a.可變電阻的左右移動即為位移量的變化；b.電位器的旋轉(zhuǎn)即為角度量的變化；c.熱敏電阻阻值的變化與其所處的溫度有關(guān)。2023/5/2541第四十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五定標：測出旋轉(zhuǎn)一圈或n圈變化的電阻值然后定出旋轉(zhuǎn)一度的阻值或電壓值。測量角度量2023/5/2542第四十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗八電流與磁場間的轉(zhuǎn)換與測量實驗?zāi)康?.了解電流產(chǎn)生磁場的原理。2.了解磁場極性間的關(guān)系。3.學(xué)會制作簡易的電磁鐵及了解其實際的應(yīng)用。2023/5/2543第四十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

實驗原理發(fā)現(xiàn)電與磁之間的關(guān)系可追述到幾百年前，丹麥物理學(xué)家奧斯特曾在1820年通過實驗后發(fā)表了著名的論文《電的沖突對磁針作用的一些實驗》。電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的，那么磁體與磁體之間的相互作用，以及電流對磁針的作用則是通過磁場發(fā)生的，即磁體和電流的周圍存在著磁場。2023/5/2544第四十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五具體可見以下圖8-1的幾種情況。（a）為條形磁鐵周圍用磁力線來描述其磁場的分布狀況，即磁力線始于N極而止于S極。2023/5/2545第四十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（b）為通電直導(dǎo)線周圍的磁場分別狀況，即電流的周圍存在有磁場。磁場的方向可用右手螺旋法則來判斷，大拇指的指向為電流方向；彎曲四個手指的指向即為磁力線的方向。2023/5/2546第四十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（c）為通電線環(huán)周圍的磁場分別狀況，相當于彎曲的直導(dǎo)線，產(chǎn)生的磁力線是對稱的，但方向相反。2023/5/2547第四十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（d）為通電螺線管內(nèi)、外的磁場分別狀況，其判斷方式也是用右手螺旋法則，而不同的此時大拇指的指向為磁力線的方向；彎曲四個手指的指向即為電流的方向。2023/5/2548第四十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

實驗器材

條形磁鐵、小磁塊、螺線管線圈、直流電源、長直導(dǎo)線、小磁針、縫衣針、鋼鋸條、鐵釘、酒精燈、大頭針、鐵粉、鐵螺絲、鐵螺帽等2023/5/2549第四十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

實驗內(nèi)容和方法1.自制指南針將一根縫衣針在條形磁鐵上沿同一方向摩擦多次，使縫衣針磁化，然后將其插入到輕質(zhì)物體上，再設(shè)法使輕質(zhì)物體懸空并能自由旋轉(zhuǎn)，即完成了指南針的制作過程。用制成的指南針檢測一下地球的磁極方向，同時確定指南針上的極性。支架懸線2023/5/2550第五十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2.觀測條形磁鐵四周的磁場方向?qū)l形磁鐵放在一張白紙上，然后在條形磁鐵四周的不同位置放置自制的指南針，通過觀察并畫出各點的磁場方向。NS2023/5/2551第五十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五3.制作電動秋千用細的漆包線繞一個小的矩形線框，將線框兩邊的引出線設(shè)法掛在一個橫梁上，然后用小刀或砂紙刮去線框兩端的油漆，將線框其中一端與電池的一端相連，而電池的另一端引出一根較粗的導(dǎo)線，然后再固定在橫梁某邊的豎桿上，并使其接觸到矩形線框懸掛在橫梁上的另一根導(dǎo)線。在線框自然下垂的下方放一塊小磁鐵，向上一面的磁極與線框通電后向下一端產(chǎn)生的極性相同。2023/5/2552第五十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五見圖8-2所示。線框小磁鐵電池干電池1．5＋橫梁豎桿彈性片2023/5/2553第五十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五4.制作電磁鐵在一根鐵釘上用細導(dǎo)線幾百圈，將導(dǎo)線的兩端接于直流電源上，即做成了一個電磁鐵，可用于吸引一些大頭針、鐵粉、鐵螺絲、鐵螺帽等一類的物體。2023/5/2554第五十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)以下圖中列出的各種情況，你能分析出磁場的方向和小磁針（紅色為N）的指向嗎？

2023/5/2555第五十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五4．你知道磁鐵為何能保持磁性？如何使磁鐵的磁性消失？又如何恢復(fù)磁鐵的磁性？2023/5/2556第五十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五非磁性狀態(tài)小磁疇異向2023/5/2557第五十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五弱磁性狀態(tài)小磁疇趨右2023/5/2558第五十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五強磁性狀態(tài)小磁疇同向2023/5/2559第五十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五充磁和退磁長直螺線管線圈磁性材料電流表2023/5/2560第六十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五考題分析：說明：在一個架子上有兩個相同的圓線圈（匝數(shù)N各為500圈、半徑r為0.100米），兩個圓線圈置于平行而且共軸的位置，線圈間的距離設(shè)定為單個線圈的半徑，當兩個圓線圈正向串聯(lián)通過電流時（即要求兩個圓線圈內(nèi)通過的電流方向一致），則兩個圓線圈中心O點的周圍區(qū)域內(nèi)將會產(chǎn)生相對均勻的磁場，磁場B0的方向與線圈中心軸線平行，但具體的方向?qū)⑷Q于線圈內(nèi)的電流方向并滿足于右手螺旋法則，見下示意圖。題意：選擇實驗裝置和實驗器材，要求設(shè)計一個方案，測出地球的磁感應(yīng)強度值（水平分量）。

實驗器材（供選擇）：兩個圓線圈（帶架子）、指南針一個、3.0伏電源（兩節(jié)干電池）、插件板一塊、可變電阻兩個（1KΩ、4.7KΩ、）、固定電阻一個（1000Ω）、數(shù)字式多用電表一個、開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干根。提示與注意：

1．兩個圓線圈中心區(qū)域的磁感應(yīng)強度計算式為式中：真空磁導(dǎo)率、N為單個線圈匝數(shù)、I為通過線圈內(nèi)的電流、

r為線圈的半徑、B0的單位是特斯拉（用T表示，1特斯拉=104高斯）。

rOrBB2023/5/2561第六十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗九直流電路的制作與測量實驗?zāi)康?.了解直流電路中測量電流和電壓的基本方法。2.了解電表的基本使用方法。3.學(xué)會制作一些簡單的實際應(yīng)用性電路。2023/5/2562第六十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五實驗原理

對直流電路的研究會涉及到許多方面的內(nèi)容，譬如，電的基本知識、電路中的電阻、電流、電壓、電功率等、各種測量原理和方法、各種測量的儀器等。在初中階段了解并學(xué)會一些基本電表的使用方法、一些簡單的電路連接方法、對一些基本參數(shù)的測量方法等，則對后繼學(xué)習物理知識會帶來很大的幫助。

2023/5/2563第六十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（一）串聯(lián)電路串聯(lián)電路是將用于電路中的各種器材間進行頭、尾相連后接于電源上。*通常有單刀開關(guān)的連接、*電流表的連接、*多個電阻連接后為了增大總電阻值、*多節(jié)干電池組合后為了提高電壓值等情況下會采用串聯(lián)電路的方法。2023/5/2564第六十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（二）并聯(lián)電路

并聯(lián)電路是將用于電路中的某些器材間進行頭與頭連接及尾與尾連接。

*

通常有電壓表的連接、

*多個