高中物理电学实验基础ppt课件

1、高中物理电学实验根底高中物理电学实验根底一、电表、电表的改装一、电表、电表的改装1.灵敏电流表灵敏电流表G1三个主要参数三个主要参数内阻内阻Rg:电流表线圈的电电流表线圈的电阻，大约几欧到几十欧。阻，大约几欧到几十欧。满偏电流满偏电流Ig:指针批转到指针批转到最大刻度时的电流，大最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。约几十微安到几毫安。满偏电压满偏电压Ug:电流表经过电流表经过Ig时两端的时两端的电压，大约零点几伏。电压，大约零点几伏。2三个参数间的关系：由欧姆定律三个参数间的关系：由欧姆定律可知可知Ug=IgRg留意：电表就是电阻。留意：电表就是电阻。UgGRgIg2.电压表电压表1电压表

2、的改装电压表的改装电流表电流表G 的电压量程的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻的电压表时，应串联一个电阻R分去多余的电压分去多余的电压U-Ug，电阻，电阻R叫分压电阻。叫分压电阻。UgGRgIgU-UgR()ggggggUUUIRRUURRUg据串联电路的特点得：解得：2电压表的内阻：电压表的内阻：Rv=Rg+RI3.电流表的改装电流表的改装电流表电流表G 的电压量程的电压量程Ug=IgRg，当改装成，当改装成量量程为程为I的电流表时，应并联一个电阻的电流表时，应并联一个电阻R分去分去多余的电流多余的电流I-Ig，电阻，电阻R叫分流电阻。叫分流

3、电阻。RI-IgUgGRgIg()gggggggUI RIIRI RRII据并联电路的特点得：解得：2电流表的内阻：电流表的内阻：RA=RgR/(R+Rg)4.电流表改装成欧姆表电流表改装成欧姆表原理：闭合电路的欧姆定律原理：闭合电路的欧姆定律如下图，当红、黑表笔短接时，调理如下图，当红、黑表笔短接时，调理R，使电流表的指针到达满偏电流，使电流表的指针到达满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：表笔间电阻为零。这时有：ggEIR Rr当两表笔间接入电阻当两表笔间接入电阻RxRx时，时，电流表的电流为：电流表的电流为：G+RE r红表笔黑

4、表笔RxG+RE r红表笔黑表笔xgxEIRRrR 当当Rx改动时，改动时，Ix随着改动，将随着改动，将电流表表盘上电流表表盘上Ix处标上对应处标上对应的的Rx值，就构成了欧姆表。值，就构成了欧姆表。中值电阻：欧姆表的内阻即中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻为中值电阻R中中R内内R+Rg+r因因Ix与与Rx 不是线性关系，欧姆不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。表表盘刻度不均匀。G+RE r红表笔黑表笔Rx二、滑动变阻器的两种接法二、滑动变阻器的两种接法1.限流接法限流接法如下图。如下图。用电器用电器Rx的电压调理范的电压调理范围：围：RxPa R bSE r (0)xERxUE rRxR电路

5、耗费的总功率为：电路耗费的总功率为：EI限流接法的选用原那么：限流接法的选用原那么：丈量时电路中的电流或电压丈量时电路中的电流或电压没有要求从零开场延续调理，没有要求从零开场延续调理，只在小范围内变化，且待测电只在小范围内变化，且待测电阻阻Rx与与R接近时。接近时。电源的放电电流或滑动变阻电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。分压接法的要求时。两种方法都满足时优先选用两种方法都满足时优先选用限流接法。限流接法。RxPa R bSE r 2.分压接法分压接法如下图如下图Rx电压调理范围电压调理范围0UxE。开封锁合前，开封锁合前，P应在应在

6、a端。端。Sa R bE rRxP分压接法的选用原那么：分压接法的选用原那么：丈量时要求电流或电压从零开场延续调理时。丈量时要求电流或电压从零开场延续调理时。待测电阻待测电阻Rx远大于远大于R，且要求电压变化范围，且要求电压变化范围较大时。较大时。采用限流接法时，电路中实践电压或电流的采用限流接法时，电路中实践电压或电流的最小值仍超越最小值仍超越Rx的额定值或电表量程时。的额定值或电表量程时。三、电阻的丈量三、电阻的丈量1.伏安法测电阻伏安法测电阻1原理：部分电路的欧姆定律。原理：部分电路的欧姆定律。2电流表外接法，如下图。电流表外接法，如下图。误差分析：误差分析：VAR待待VVXVAVXAV

7、UR RURRIRRII测真产生误差的缘由：电压表产生误差的缘由：电压表V分流。分流。适用于测小阻值电阻，即适用于测小阻值电阻，即Rx远小于远小于Rv时。时。3电流表内接法，如下图。电流表内接法，如下图。误差分析：误差分析：VVAXAAAUUURRRRII测真产生误差的缘由：电流表产生误差的缘由：电流表A分压。分压。VAR待适用于测大阻值电阻，即适用于测大阻值电阻，即Rx远大于远大于RA时。时。4内、外接法的选用原那么内、外接法的选用原那么计算临界电阻：计算临界电阻：0AVRR R假设假设RxR0，待测电阻为大电阻，用内接法，待测电阻为大电阻，用内接法假设假设RxUA1时，时，A1串联串联一电

8、阻一电阻R1，同样那么可测得，同样那么可测得R2的内阻的内阻R2=I1R1+R0)/I2.例例2.用以下器材丈量一待测电阻的阻值，器材用以下器材丈量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表如下：电流表A1量程量程250mA，内阻，内阻r1=5);规范电流表规范电流表A2量程量程300mA，内阻，内阻r2约为约为5);待测电阻待测电阻R1阻值约为阻值约为100；滑动变阻器；滑动变阻器R2最大阻值为最大阻值为10；电源；电源E电动势约电动势约为为10V，内阻，内阻r约为约为1；开关；开关S，导线假设，导线假设干。干。1要求方法简捷，并能测多组数据，画出要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并

9、阐明代号。实验电路原理图，并阐明代号。2实验中，需求直接丈量的物理量是实验中，需求直接丈量的物理量是 用测的量表示待测电阻用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是的阻值的计算公式是 答案：答案：1原理图原理图如下图如下图.2设两电流表设两电流表A1和和A2的读数为的读数为I1、I2，待测电阻，待测电阻R1阻阻值的计算公式为：值的计算公式为：A2R1R2SEA111121IRrII1如下图，当两电表的满偏电流接近时，如下图，当两电表的满偏电流接近时，假设知假设知V1的内阻的内阻R1，那么可测得，那么可测得V2的内阻的内阻R2=U2R1/U1.3.伏伏法测电阻伏伏法测电阻 假设电压表内阻知，那么

10、可当作电流假设电压表内阻知，那么可当作电流表、表、电压表及定值电阻来运用。电压表及定值电阻来运用。V2V12如右图所示，当两电表的满偏电流如右图所示，当两电表的满偏电流IV2IV1时，时，V1并联一电阻并联一电阻R0，同样那么可测，同样那么可测得得R2的内阻的内阻R0V1V2221110URUURR例例3.用以下器材丈量一待测电阻用以下器材丈量一待测电阻Rx的阻值的阻值9001000：电源：电源E电动势约为电动势约为9V，有一定内阻；电压表有一定内阻；电压表V1量程量程1.5V，内阻，内阻r1=750);电压表电压表V2量程量程5V，内阻，内阻r2约为约为2500);滑动变滑动变阻器阻器R最大

11、阻值为最大阻值为100；开关；开关S，导线假设，导线假设干。干。1丈量中要求电压表的读数不小于量程的丈量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中丈量电阻试画出实验中丈量电阻Rx的异种原理图。的异种原理图。2假设电压表假设电压表V1的读数为的读数为U1，V2的读数为的读数为U2，那么，那么用知量和测的量表示待测电阻用知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算的阻值的计算公式是公式是 答案：答案：1原理图原理图如下图如下图.2待测电阻待测电阻RX阻阻值的计算公式为：值的计算公式为：V2RxRSEV12111UURxrU4.电阻箱或定值电阻当电表用电阻箱或定值电阻当电表用1电阻箱作电压表电阻

12、箱作电压表用，如下图：可测得用，如下图：可测得电流表电流表A2的内阻的内阻R2I1-I2)R/I2图中电阻箱图中电阻箱R可测得电可测得电压为压为I1-I2)R2电阻箱作电流表电阻箱作电流表用用如下图，假设知如下图，假设知R及及RV,那么测得干路电流为：那么测得干路电流为：A2A1RRRVVIVUUIRR5.比较法测电阻如下图，测得电阻箱如下图，测得电阻箱R1的的阻值及阻值及A1表、表、A2表的示表的示数数I1、I2，可得，可得Rx=I2R1/I1.假设思索电表内阻的影响，假设思索电表内阻的影响，那么那么I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)A2A1UR1Rx6.替代法测电阻如下图，如下图，

13、S接接1，调理，调理R2，读出电流表示，读出电流表示数为数为I；S接接2，坚持，坚持R2不变，调理电阻箱不变，调理电阻箱R1，使，使电流表示数也为电流表示数也为I。由上可得：由上可得：RX=R1R2RxR1S12该方法的优点是消除了电该方法的优点是消除了电表内阻对丈量结果的影响表内阻对丈量结果的影响缺陷是电阻箱内阻不可以缺陷是电阻箱内阻不可以延续调理。延续调理。7.半偏法测电阻半偏法测电阻1半偏法测电流表内阻半偏法测电流表内阻方法一：如下图，测电流表方法一：如下图，测电流表G的内阻：的内阻：将电阻箱将电阻箱R的电阻调到的电阻调到0；闭合闭合S调理调理R0，使电流表，使电流表G到达满偏电流到达满

14、偏电流I0；坚持坚持R0不变，调理不变，调理R使电流表使电流表G示数为示数为I0/2；由上可得由上可得RG=RR0GRS留意：当留意：当RGR0时，丈量误差小，此时，丈量误差小，此方法适宜测大阻值电流表内阻，且丈方法适宜测大阻值电流表内阻，且丈量值偏大。量值偏大。方法二：如下图丈量电流表方法二：如下图丈量电流表A的内阻的内阻断开断开S2S2，闭合，闭合S1S1，调理，调理R0R0，使，使A A表满偏为表满偏为I0;I0;坚持坚持R0R0不变，闭合不变，闭合S2S2，调理，调理R R，使电流表读，使电流表读数为数为I0/2I0/2；由上得由上得RA=RRA=RRAS1S2R0留意：当留意：当R0

15、RA时，丈量误差小，此时，丈量误差小，此方法适宜测小阻值电流表内阻，且丈方法适宜测小阻值电流表内阻，且丈量值偏小。量值偏小。电源电动势宜大一些。电源电动势宜大一些。2半偏法测电压表内阻半偏法测电压表内阻方法一：如下图，测电压表方法一：如下图，测电压表V的内阻：的内阻：闭合闭合S,将电阻箱将电阻箱R的电阻调到的电阻调到R1时，测得时，测得电压表示数为电压表示数为U1；调理电阻箱阻值为调理电阻箱阻值为R2，使电压表，使电压表VD的示数的示数为为U1/2；由上可得由上可得RV=R2-2R1VRSE r=0方法二：如下图，测电压表V的内阻：将滑动变阻器的画片将滑动变阻器的画片P P滑到最右端，电阻箱滑

16、到最右端，电阻箱R R的阻值调到最大；的阻值调到最大；闭合闭合S1S1、S2S2，调理，调理R0R0，使电压表示数指到，使电压表示数指到满刻度；满刻度；翻开翻开S2S2，坚持，坚持R0R0不变，调理不变，调理R R，使电压表示，使电压表示数指到满刻度的一半；数指到满刻度的一半；由上可得由上可得RV=RRV=RRVR0S1S28.欧姆表测电阻机械调零机械调零 选档选档 欧姆调零欧姆调零测电阻测电阻Rx. Rx. 改换档位改换档位 重新欧姆调零重新欧姆调零 测电阻测电阻留意：待测电阻的读数应为表盘留意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的盘刻度的1/3

17、1/32/32/3的部分，否的部分，否那么需换挡，换挡后需重新欧那么需换挡，换挡后需重新欧姆调零。姆调零。G+RE r红表笔黑表笔欧姆调零G+RE r红表笔黑表笔Rx测电阻9.消除电表内阻对丈量结果的影响例例4.伏安法测电阻电路由于电伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补为消除系统误差而设计的补偿电路如下图，完成以下实偿电路如下图，完成以下实验步骤并写出待测电阻验步骤并写出待测电阻Rx的的表达式。表达式。先将先将S1闭合。闭合。 将将S2与与1闭闭合，调理合，调理R，读出电压表读，读出电

18、压表读数数U1，安培表读数，安培表读数I1根据上述丈量结果，算出根据上述丈量结果，算出Rx S2S112RRxR0AV答案：将答案：将S2与与2闭合，调理闭合，调理R，读出，读出电压表读数电压表读数U2，电流表读数，电流表读数I21212xUURII四、实物图连线四、实物图连线要求：导线不能有交叉、分支，导线必需接在要求：导线不能有交叉、分支，导线必需接在接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。错。例例5.为了丈量一个为了丈量一个“12V、5W的小灯泡的不同电的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：压下的功率，给定了以下器材： 电源：电源：1

19、2V，内阻不计；电流表：内阻不计；电流表：00.6A，03A，内阻可忽，内阻可忽略；略； 电压表：电压表：03V，015V，内阻很大；，内阻很大； 滑动变阻器；阻值范围滑动变阻器；阻值范围020，允许最大电流，允许最大电流1A； 开关一个，导线假设干。开关一个，导线假设干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到调到12V.请在右框中画出实验电路图请在右框中画出实验电路图.按画出的电路图，在下面图按画出的电路图，在下面图3 3的实物图上衔的实物图上衔接接. .某位同窗测得小灯泡的伏安特性曲线如图某位同窗测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。某次丈量时，电流表指针

20、位置如图所示。某次丈量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为所示，电流表读数为 A，此时小灯，此时小灯泡的实践功率为泡的实践功率为 W。答案：电路图如右图所答案：电路图如右图所示示 电流表选电流表选0.6A量量程，电压表选程，电压表选15V量程量程 。实物图衔接如以下图所实物图衔接如以下图所示：示： 0.40 2.4 练习：练习：1.现有器材：电压表量程现有器材：电压表量程3V，内阻约几千欧，内阻约几千欧，电压表量程电压表量程15V，内阻约几十千欧，定值电阻，内阻约几十千欧，定值电阻3.0kW，滑动变阻器，滑动变阻器R01750W，直流电，直流电源约源约6V，内阻不计，开关、导线假设干，要

21、求，内阻不计，开关、导线假设干，要求利用这些器材丈量电压表的电阻值利用这些器材丈量电压表的电阻值1在方框中画出实验电路图在方框中画出实验电路图2用知量和直接测得量表示的电压表内阻的表用知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达达式为式为r _式中各直接测得量的意义是：式中各直接测得量的意义是：_U1为电压表为电压表V1的示数，的示数，U2为电压表为电压表V2的示数的示数 1121RUUUr2.用伏安法测定一个阻值约用伏安法测定一个阻值约1k的电阻，要求丈量结果尽的电阻，要求丈量结果尽量准确量准确1以下器材中应选用的是用以下器材中应选用的是用字母代号表示字母代号表示 A电池组电池组6V，内阻很小，内

22、阻很小B电流表电流表010mA，内阻内阻10 C电流表电流表01mA，内阻，内阻100D电压表电压表03V，内阻，内阻5kE电压表电压表06V，内阻，内阻10kF滑动变阻器滑动变阻器020，1AG滑动变阻器滑动变阻器0200，0.3AH开关、开关、导线导线2在方框中画出实验电路图。在方框中画出实验电路图。3将实物衔接成实验电路。将实物衔接成实验电路。【答案】【答案】1ABEFH2图像留意：分压式和外接法图像留意：分压式和外接法3略略3.在做在做“描画小灯泡的伏安特性曲线的实验描画小灯泡的伏安特性曲线的实验中，采用的仪器有：电源中，采用的仪器有：电源E电动势电动势6V，内阻不计；额定电压内阻不计

23、；额定电压4.0V的小灯泡的小灯泡L；电；电流表流表A量程量程0.6A，内阻约，内阻约2；电压表；电压表表表V量程量程5V，内阻约，内阻约15k；滑动变阻；滑动变阻器器R最大阻值最大阻值15；开关；开关S，导线假设，导线假设干。实验中要求加在小灯泡上的电压从零干。实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压延续可调。到小灯泡的额定电压延续可调。I在做实验时，连成的实物电路图如下：在做实验时，连成的实物电路图如下：请他指出上述实验电路图中的错误之处：请他指出上述实验电路图中的错误之处： 请他在虚线方框中画出实验所用的正确电路请他在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。原理图。 如下图为某

24、同窗根据正确如下图为某同窗根据正确的实验电路图所测的几组的实验电路图所测的几组数据画出的数据画出的IU图象。图图象。图象是一条曲线而不是直线象是一条曲线而不是直线的缘由是的缘由是 ；从图象中可求；从图象中可求得小灯泡正常发光时的电得小灯泡正常发光时的电阻是阻是 。【答案】【答案】I电流表没有接成外接电路电流表没有接成外接电路 滑动变阻器没有接成分压电路。滑动变阻器没有接成分压电路。 见右图见右图 灯丝电阻随温度而改动灯丝电灯丝电阻随温度而改动灯丝电阻随阻随I或随或随U改动亦可改动亦可109.5到到10.5之间都给分之间都给分4运用万用电表欧姆挡测电阻时：运用万用电表欧姆挡测电阻时：丈量前应检查指针能否停在丈量前应检查指针能否停在“ 刻度线的刻度线的“处；处；每一次换档位，都要重新进展一次每一次换档位，都要重新进展一次“欧姆调零欧姆调零；在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。红表笔的。丈量时，假设指针偏转很小丈量时，假设指针偏转很小(接近接近附近附近)，应，应换倍率较大的档位再测。换倍率较大的档位再测。以上做法正确的选项是以上做法正