電學(xué)實驗基礎(chǔ)知識

電學(xué)實驗基礎(chǔ)知識

一'螺旋測微器

1.構(gòu)造：如圖1所示是常用的螺旋測微器.它的測砧A和固定刻度3固定在

尺架C上，旋鈕。、微調(diào)旋鈕。'和可動刻度E、測微螺桿/連在一起，通

2.原理：測微螺桿R與固定刻度3之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕

。每旋轉(zhuǎn)一周，R前進或后退0.5mm,而可動刻度E上的刻度為50等份，每

轉(zhuǎn)動一小格,R前進或后退0.01mm.即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時

誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺.

3.讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動

刻度讀出.

測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估

讀一位)X0.01(mm).

螺旋測微器需要估讀

最后一位數(shù)字為估計數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時估計位為有效數(shù)字的最后一位.

例如如圖2所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm,不足半毫米從可

動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為：2.0mm+15.0X0.01

mm=2.150mm.

二、游標卡尺

1.構(gòu)造：如圖3所示，主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、

游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘.

圖3

2.用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.

3.原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成.

不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多

的小等分刻度少1mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20

個的、50個的，其讀數(shù)見下表:

刻度格數(shù)每小格與1mm

刻度總長度精確度（可準確到）

（分度）的差值

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

4.讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺

上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為（無+KX精確度）mm.

三'常用電表的讀數(shù)

對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大

刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確

度，按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可.

（1）0~3V的電壓表和0?3A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度是0.1

V或0.1A,看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位.

（2）對于0?15V量程的電壓表，精確度是0.5V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點

后面一位，即讀到0.1V.

（3）對于0.6A量程的電流表，精確度是0.02A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點

后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.

四、伏安法測電阻

1.電流表、電壓表測電阻兩種方法的比較

電流表內(nèi)接法電流表外接法

電路圖

凡

電流表分壓。測=電壓表分流/測=A

誤差原因

5+UA+/v

聃

?U測?1?URXR\

N測—T—A十NA“測—

/測7s—

電阻測量值

＞以測量值大于真測量值小于真

實值實值

適用條件RA《&Rv》Rx

大內(nèi)偏大（大電阻用小外偏小（小電阻用

口訣內(nèi)接法測量，測量外接法測量，測量

值偏大）值偏?。?/p>

2.伏安法測電阻的電路選擇

（1）阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表

的內(nèi)阻進行比較，若&較小，宜采用電流表外接法；若尺較大，宜采用電流

表內(nèi)接法.

⑵臨界值計算法：

能器時,用電流表外接法.白＞胡時，用電流表內(nèi)接法.

KXNANAKX

⑶實驗試探法：按圖接好電路，讓電壓表接線柱尸先后與。、6處接觸一下，

如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，R°b

則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而丁洋?r

電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法.

五.儀器選擇的基本思路

⑴優(yōu)先考慮安全因素：

各電表的實際讀數(shù)不能超過其量程，電阻美元件中的實際電流(或電壓)不能超

過其允許的最大電流(或電壓)

(2)考慮讀數(shù)誤差因素：

一般栗求各電表的實際讀數(shù)不小于其量程的最以減小讀數(shù)誤差.

(3)儀器選擇的一般步驟：

①首先選擇唯一性的器材；

②粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)；

③估算回路中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

其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材.

六.控制電路的選擇

⑴滑動變阻器兩種接法的對比

方式

限流接法分壓接法

內(nèi)容

RPf------R

_?-----1-----r~*~i~~'

兩種接法電路圖aRob

口—11---------

RE)z

負載R上電壓調(diào)節(jié)范圍R+RO'U'EOWUWE

上yTE

負載上電流調(diào)節(jié)范圍

RR+RQ^R

閉合S前觸頭位置b端a端

(2)分壓和限流電路的選擇原則

在下列情況下應(yīng)選用分壓式接法：

①待測電阻的阻值遠大于滑動變阻器的最大阻值.

②題中栗求待測電阻上電壓變化范圍大，且栗求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié).

③若選用限流式接法，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流.

學(xué)生實驗練習(xí)使用多用電表

(一)實驗原理

1.外部構(gòu)造

⑴轉(zhuǎn)動選擇開關(guān)可以使用多用電表測量電流、電

壓、電阻等.

(2)表盤的上部為表頭，用來表示電流、電壓和電

阻的多種量程.

2.歐姆表原理

(1)內(nèi)部電路簡化如圖所示.

(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律

E

①當紅、黑表筆短接時，4=^—^—,

②當被測電阻以接在紅、黑表筆兩端時，/=不0

小十/

③當/中=，g時，中值電阻氏中=4+氏+兀

(-)測量定值電阻實驗步驟

(1)調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度.

⑵選擇開關(guān)置于“Q”擋的“XI”，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，

然后斷開表筆，再使指針指向8.

⑶將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然

后斷開表筆，再與標定值進行比較.

(4)選擇開關(guān)改置“X100”擋，重新進行歐姆調(diào)零.

(5)再將兩表筆分別接觸標定值為幾千歐的電阻兩端，讀出指示的電阻值，然

后斷開表筆，與標定值進行比較.

(6)測量完畢，將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋.

多用電表使用的“七大注意”

(1)使用前要機械調(diào)零.

⑵兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”.

⑶選擇開關(guān)的功能區(qū)域，要分清是測電壓、電流、電阻，還要分清是交流還

是直流.

(4)電壓、電流擋為量程范圍擋，歐姆擋為倍率擋.

⑸刻度線有三條：上為電阻專用，中間為電壓、交流、直流共用，下為交流

2.5V專用.

(6)測電阻時：①待測電阻與電路、電源一定要斷開.②兩手一定不要同時接

觸兩筆金屬桿.③指針指中值附近較準，否則換擋.④每換一擋必須重新歐姆

調(diào)零.⑤讀出示數(shù)要乘以倍率.

(7)使用完畢，選擇開關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電

池.

學(xué)生實驗測定金屬的電阻率

「①掌握螺旋測微器及游標卡尺的原理及讀數(shù)方法

一［實驗?zāi)康模?②掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法

及電流表和電壓表的讀數(shù)方法

③會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率

「根據(jù)電阻定律公式知道只要測量出金屬導(dǎo)線的

長度和它的直徑計算出導(dǎo)線的橫截面積并

一(實驗原理)—4S,

用伏安法測出金屬導(dǎo)線的電阻R,即可計算出

金屬導(dǎo)線的電阻率

..被測金屬導(dǎo)線，直流電源(4V),電流表(0~0.6A),

實驗器材j-電壓表(0~3V),滑動變阻器(50O),開關(guān)，導(dǎo)線

---------若干,螺旋測微器，米尺

「①用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同

位置各測一次直徑，求出其平均值4

②接好用伏安法測電阻的實驗電路

③用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)

線的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值L

［實驗步驟卜一④把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中

的電阻值最大的位置

⑤改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相

應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記錄表

格內(nèi)

［⑥拆除實驗線路，整理好實驗器材.

價求凡的平均值

「方法一：用&=六分別算出各次的數(shù)值，再取平均值.

T數(shù)據(jù)處理=［方法二：用圖線的斜率求出.______________________

計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)外/、I、d

1的值代人電阻率計算式P=暇________

注意事項

1.先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測

量.

2.電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法.

3.電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)

致電阻率在實驗過程中變大.

誤差分析若為內(nèi)接法，電流表分壓)

(誤差來源卜1若為外接法，電壓表分流)

U長度和直徑的測量)

學(xué)生實驗描繪小電珠的伏安特性曲線

71)描繪小電珠的伏安特性曲線

(2)分析小電珠伏安特性曲線的變化規(guī)律

“測多組小燈泡的U、I,并繪出I-U圖象

由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系

「小燈泡”3.8V,0.3A"、電壓表“0~3~15V"、

［實驗器材卜一電流表“0~0.6~3A”、滑動變阻器、學(xué)生電源、

開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標紙、鉛筆

⑴連接電路

將燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、

,---------,開關(guān)用導(dǎo)線連接成如左圖所示電路

〔實驗步驟卜⑵測量與記錄

測出小燈泡在不同電壓下的電流,移動滑動變阻

器觸頭位置，測出12組左右不同的電壓值U和電

流值I,并將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格

,⑴在坐標紙上以U為橫軸，以/為縱軸，建立坐

標系

⑵在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點

(3)將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到

小電珠的伏安特性曲線

注意事項

1.電流表外接法：本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必

須采用電流表外接法.

2.滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接

本實驗要作出圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電

路必須采用分壓接法.

3.保護元件安全：為保護元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中

的。端.加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓.

誤差分析

1.由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，

電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值大于真實值.

2.測量時讀數(shù)帶來誤差.

3.在坐標紙上描點、作圖帶來誤差

學(xué)生實驗測定電源的電動勢和內(nèi)阻

（實驗?zāi)康蘑艤y電源的電動勢和內(nèi)電阻

⑵加深對閉合電路歐姆定律的理解

'閉合電路的歐姆定律

E和r的求解：由U=E-Ir

得＜q=E-",解得E、，

U2=E-I2r

作圖法數(shù)據(jù)處理，如圖1所示

⑴圖線與縱軸交點為E

⑵圖線與橫軸交點為%=普

（3）圖線的斜率表示仁粵.

AI

法喳哭*電池、電壓表、電流表、滑動變阻

/驗?？梢黄鳌㈤_關(guān)、導(dǎo)線、坐標紙和刻度尺

’（1）電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按

實驗電路圖連接好電路.

⑵把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端.

｛實驗步驟）―（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯

示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)（人q）,用同樣方法測量

幾組八。值.填入表格中.

⑷斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材.

‘⑴計算方法，解方程組

產(chǎn)■+//E」'U「I2U\

.11-12

U1U也

T數(shù)據(jù)處理）E=U2+l2rr=~