100510电学实验展板.doc

测电源的电动势和内阻一、伏安法1在测量内阻较小的干电池时，实验室都采用图（甲）所示的电路测量。 2数据处理的两种方法（1）计算法：根据闭合电路欧姆定律有： （2）图像法：纵轴的截距表示电源电动势横轴的截距表示电源短路电流图线斜率的大小表示电源内阻注意：纵坐标U的起点如果不从0开始（横坐标I必须从零开始），横轴的截距不表示电源短路电流，但纵轴的截距和图线斜率的物理意义没变。3误差分析（1）误差的来源：电压表的分流（2）E测 E真； r测 r真4拓展说明如果用图乙所示的电路测量，电流表的分压会引起误差。这种情况测量值与真实值的关系为：E测 =E真； r测= r真+RA由于实验室里不能做到r真远大于RA，所以内阻的测量误差会很大，故我们不采用这种电路测量。但是如果我们测量特殊的电源内阻很大时（几百欧姆）可以考虑用图乙电路，比如自制的水果电池内阻会很大。或者电流表内阻已知的情况下要用该电路测量。二、欧安法（I-R法）如图所示，改变电阻箱R的阻值，多测几组路端电压及对应的外电阻阻值。根据全电路欧姆定律有： ，解方程组得。 误差分析：E测=E真， r测=r真+RA。三、伏欧法（U-R法）如图所示，改变电阻箱R的阻值，多测几组路端电压及对应的外电阻阻值。根据全电路欧姆定律：有，解方程得：。 误差分析：E测E真， r测 R0，则视R0为较大采用内接法，若Rx R0，则视R0为较小采用外接法，若Rx=R0，时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可。采用临界电阻值法来确定内、外接法是一种普遍的通用方法。若Rx、RV、RA的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法。即，分别用内接和外接各测量一次。如果前后两次电流表示数比电压表示数变化显著，即：，说明电压表分流作用大，应采用内接法。如果前后两次电压表示数比电流表示数变化显著，即：，说明电流表分压作用大，应采用外接法。2伏安法拓展（1）利用已知内阻的电压表测定值电阻的阻值原理：已知内阻的电压表可以看做电流表（2）利用已知内阻的电流表测定值电阻的阻值原理：已知内阻的电流表可以看做电压表（3）比例法测量电阻原理：表盘上有刻度，但无刻度值，这时不能直接读出电流或电压，但电流表和电压表的表盘刻度均匀，通过测量其指针偏转格数用比例表示电流和电压从而完成测量。3滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择分压接法和限流接法两种电路都能调节负载的电流或电压，但在相同条件下的调节效果不同(见下表)，实际应用中要根据情况恰当地选择限流接法或分压接法。负载RL上电压调节范围(忽略电源内阻)负载RL上电流调节范围(忽略电源内阻)相同条件下电路消耗的总功率限流接法EE+LLLURRR0LLLRIRRRE+0EIL分压接法比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小（1）通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考虑以限流接法为主。（2）在下面三种情况下必须要选择分压接法。 要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有分压电路才能满足。 采用限流接法时，不能保护电路，必须要采用分压接法电路。 变阻器总阻值远小于待测电阻阻值，应选择变阻器分压接法。（3）由于电压表和电流表测量时通常要求指针达到1/3偏转以上开始读数，所以在没有从零开始要求时应考虑限流式连接。三、替代法测量电阻替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。四、电表内阻的测量方法1互测法：（1）电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻： （2）两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻：V1V2A2A1（3）两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻：2替代法：3半偏法： 五、惠斯通电桥测量电阻S惠斯通电桥是一种测量电阻的精密仪器，如图所示，为其测量原理图。R1、R2、R、Rx为四个桥臂上的电阻，V为检流计，E为直流电源，S为开关。当调节R使检流计V上的电流为零时，电桥达到平衡。这时：，式中，如果R1、R2和R都是已知的，那么可算出待测电阻Rx。测量精度主要受检流汁V和R1、R2及R的精度的影响。多用电表 1多用电表的构造及功能（以高中教材介绍的一种万用表为例）其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“”，右端标有“0”，是用于测电阻的，中间的刻度线是用于测电流和电压的，其刻度是分布均匀的。最下面一条刻度线是用于测交流2.5V电压的，其刻度是不均匀的。 多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插“”插孔，黑表笔插“-”插孔，插孔上面的旋钮叫调零旋钮，用它可进行电阻调零。另外，在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中时）指在左端“0”刻线。2多用电表“欧姆档”的原理如图所示（1）G是电流表，内阻为R g满偏电流为Ig电池的电动势为E，内阻为r。电阻R为可变电阻，也叫调零电阻。（2）欧姆表原理：，即I与Rx一一对应。（3）特点：Rx0，此时，指针偏转最大。红、黑表笔不接触，I0，指针不偏转，刻度值为。测电阻Rx时，。由于I和Rx 之间不成正比，虽然表盘上电流刻度是均匀的，但是其对应的电阻刻度却是不均匀的，即欧姆表盘刻度是不均匀，因此欧姆表盘读数不需要估读。由，解得R内=R中，即中值电阻等于欧姆表的内阻。若换用不同的挡时，其中值电阻都是不同的，欧姆表对应的内阻也不相同。因此，在不同的挡位时，只有重新调零才能使指针指在满偏位置。欧姆表盘中值附近刻度分布比较均匀，所以要选择合适量程，保证指针在中值附近读数。3用多用电表测电阻的步骤（1）调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。（2）选择开关置于“”挡的R1挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指到“0”欧姆位置。（3）将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较。（4）选择开关改置R100挡，重新进行欧姆调零。（5）再将两表笔分别接触标定值为几十千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。（6）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。【测电阻的注意事项】（1）为了提高测量的精度，在选择量程范围时，应尽可能使表针指示在满刻度的20%80%弧长范围内，表针愈靠近刻度线的中点（即满刻度的1/2），测量的准确度愈高。 （2）如果指针偏转太小（阻值读数太大）应提高量程重新测量；如果指针偏转太大（阻值读数太小）应降低量程重新测量。每次变换电阻的挡位以后，都要重调欧姆零点，否则测量结果不准确。（3）测量电路中的电阻时，应先切断电源。如果待测电阻有并联支路存在，必须将待测电阻的一端脱开，然后再对它测量，否则电表的读数不是待测电阻的阻值，而是各支路电阻并联后的总阻值。如果电路中有大电容器存在，必须先将电容器放电完毕以后，才能进行测量。（4）使用欧姆挡的间歇中，不要让两表笔短路，以免损耗电池。表针长时间偏转，对电表的保养也不利。（6）使用完毕，将表笔从插孔中拔出，将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。若长期不用将电源取出。【测电阻的误差分析】测量值偏大其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触电阻，或者在连续测量过程中，表笔接触时间过长，引起电表内电池电动势下降，内阻增加。如果是高值电阻的测量值，则可能是人体电阻并入造成。欧姆表的刻度是按标准电池标出，当电池用旧了，电动势减小，测量值将变大。4电表的改装（1）电压表的改装电流表G的电压量程，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示：电压扩大量程的倍数由串联电路的特点得解得即电压扩大