极好的电学实验资料

1、电学实验电学实验 常用的电压表和电流表都是由常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的小量程的电流表改装而成的 G_+一、电流表的构造和工作原理一、电流表的构造和工作原理1、构造：永磁铁和放入永磁铁磁、构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成场的可转动线圈组成 IUg G IgRg2、电路图：、电路图：大约零点几伏大约零点几伏约几十微安到几毫安。约几十微安到几毫安。（1）满偏电流满偏电流:电流表指针偏转到最电流表指针偏转到最大刻度时的电流大刻度时的电流Ig（2）电流表的内阻电流表的内阻:表头表头G的电阻的电阻Rg（3）满偏电压满偏电压:电流表电流表G通过满偏电通过满偏电流时流时,加

2、在它两端的电压加在它两端的电压UgUg=IgRgUg=IgRg大约几欧到几十欧大约几欧到几十欧二、把灵敏电流计改为电压表二、把灵敏电流计改为电压表电路图电路图GIgRgUgURRVIgIgURV()ggggggUU UIRRU U RRUg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+R三、把灵敏电流计三、把灵敏电流计G改为电流表改为电流表AGIgRgIRRAUI IRA电路图电路图()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) 2读数方法读数方法(1)读数时应使视线垂直刻度盘表面

3、读数时应使视线垂直刻度盘表面(2)估读问题估读问题最小分度为最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，在下一位按十分之一估读在下一位按十分之一估读最小分度为最小分度为“2”、“5”的仪器，测量误差出现在最小分度的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读1使用时应注意使用时应注意(1)使用前若指针未对准零刻度线，应使用前若指针未对准零刻度线，应进行零点调整进行零点调整(机械调零机械调零)(2)选择合适的量程：使得测量时指针选择合适的量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，

4、一般要求超过量程的偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的 但又不能超过量程但又不能超过量程(3)电流表应串联在被测电路中，电压电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端电表表应并联在被测电路两端电表“”“”“”接线柱不能接反接线柱不能接反 00.20.40.601230123051015如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“”和和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是两接线柱时，能测量的最大电流是_A，对，对应刻度盘上每一小格代表应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为，图中表针示数为_A；当使用电流表的；当使用电流

5、表的“”和和“3”两接线柱时，对两接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为，图中表针示数为_A. 图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过小量程时，测量电压最大值不得超过_V，每小格，每小格表示表示_V，图中指针示数，图中指针示数_V；若使用的是；若使用的是较大量程时，则表盘刻度每小格表示较大量程时，则表盘刻度每小格表示_V，图中指，图中指针示数针示数_V.答案：对图甲：答案：对图甲：0.60.020.340.11.70对图乙：对图乙：3.00.12.200.511.

6、01 1）、限流式：）、限流式：2 2）、分压式：）、分压式：AVRXRLAVRLRX四、滑动变阻器的两种接法四、滑动变阻器的两种接法优点：电路简单，省电优点：电路简单，省电不足：电压不足：电压不能不能从零开始从零开始优点：电压优点：电压能能从零开始从零开始不足：电路复杂，费电不足：电路复杂，费电AVSE, rRBACVAS（2 2）、滑动变阻器电路）、滑动变阻器电路R0RV、限流电路、限流电路负载电阻两端的电压变化范围为：负载电阻两端的电压变化范围为：R0R RRR0当当RRRR0 0时，也可用，此电路滑动变时，也可用，此电路滑动变阻器消耗的功率较少。阻器消耗的功率较少。R0R内阻不计，电动

7、势为内阻不计，电动势为A（2 2）、滑动变阻器电路）、滑动变阻器电路R0R、分压式电路、分压式电路负载电阻两端的电压变化范围为：负载电阻两端的电压变化范围为：R0R常适用于常适用于R R0 0R 时，采用电流表内接法时，采用电流表内接法XRARxVxVxVRxRxRRRRRIIUIUR测测测 由于由于电压表分流电压表分流引起的。引起的。RXVARXAVXRVR若若 时，采用电流表外接法。时，采用电流表外接法。 比值法比值法b.b.选择方法：选择方法：a.a.条件：已给出条件：已给出R R的估计阻值的估计阻值RXVARXAV 与与 R RA AR Rx xR RV VR Rx x若若 时，采用电

8、流表内接法。时，采用电流表内接法。 XRARXRVR若若 时，采用电流表外接法。时，采用电流表外接法。1、采用电流表内接法的条件：RxRA 采用电流表外接法的条件：RvRx例题解析电流表内、外接判断方法用试触法进行判断当（即 )时用内接法 大xAVRR R2、当不满足RxRA和RvRx关系时当（即 )时用外接法 小 xAVRR R当时，用内、外接法均可xAVRR R3、当Rx、RA、Rv的阻值未知时xvAxRRRRxvAxRRRRxRxR 试触法试触法b.b.选择方法：将电压表分别接选择方法：将电压表分别接a a、b b两点两点结论：两次接触，那个表示数变化明显结论：两次接触，那个表示数变化明

9、显 , R, Rx x就与那就与那个表个表“近接近接”a.a.条件：未给出条件：未给出R RX X的估计阻值的估计阻值RXVAPab实验电路实验电路（电流表内外接法）（电流表内外接法）选择的依据选择的依据 R测测U/IRx 偏大偏大R测测U/IRx 偏小偏小电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流请请 牢牢 记记给阻值给阻值 看比值看比值 与比值大表与比值大表近接近接无阻值无阻值 看变化看变化 与变化大表与变化大表近接近接内接和外接的确定内接和外接的确定小结小结:A2A1A2A1Rx 伏安法测电阻伏安法测电阻之之发散思维发散思维电流表的创新使用测电压电流表的创新使用测电压条件：已知电流

10、表条件：已知电流表A A2 2的内阻的内阻, ,将将A2 2看成一个电压表使用看成一个电压表使用VA电压表（电流表）是一个能读出其电压表（电流表）是一个能读出其两端电压（通过其电流）的电阻两端电压（通过其电流）的电阻没有系统误差没有系统误差IURV2122IIRIRAx1221IRIRAA没有系没有系统误差统误差此电路能否测量出电流表的内阻？此电路能否测量出电流表的内阻？根据并联分流进行测量根据并联分流进行测量没有系没有系统误差统误差V1v2RxV2v1电压表的创新使用测电流电压表的创新使用测电流2211VVRUUR 221VxRUUR 条件：已知电压表条件：已知电压表V V2 2的内阻的内阻

11、, ,将将V2 2看成一个电流表使用看成一个电流表使用没有系没有系统误差统误差存在系存在系统误差统误差RxV2v12221VxRUUURR0V2v102122RUUURV能否消除？根据串联分压进行测量没有系统误差没有系统误差 【备考提示备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活

12、运用。 替代法测量电阻替代法测量电阻RxRA比较法测量电阻比较法测量电阻I1ARRxARRxI2I2R =I1 Rx Rx = I2R /I1 （不计电源内阻）不计电源内阻）4.4.仪器的选择仪器的选择 例例1.1.用伏安法测量金属导线的电阻用伏安法测量金属导线的电阻R R，试把图中给出的器，试把图中给出的器材连接成测量材连接成测量R R的合适的电路。图中安培表的量程为的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A0.6A，内阻接近，内阻接近11，伏特表的量程为，伏特表的量程为3V3V，内阻为，内阻为5K;5K;电源的电动势为电源的电动势为6V6V，变阻器的阻值为，变阻器的阻值为020 020 。在

13、闭合。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：+-RXAV+例例2 2：有一个电阻：有一个电阻R Rx x，其阻值大约是，其阻值大约是25k 25k ，可供选择，可供选择的器材是：的器材是：电流表电流表A A1 1 (0-100A, 2k) (0-100A, 2k)电流表电流表A A2 2 (0-500A, 300) (0-500A, 300)电压表电压表V V1 1 (0-10V,

14、 100k (0-10V, 100k）电压表电压表V V2 2 (0-50V, 500K (0-50V, 500K）直流稳压电源直流稳压电源 E E（15V15V，1A1A） 滑动变阻器滑动变阻器 R (1k, 1W) R (1k, 1W) 电键电键K K和若干根导线和若干根导线 试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。+ +E E=15V=15V25K25K1K1K R RX XA A2 2V V1 1 例例3. 3. 如图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实

15、验所需的器材实如图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：物图，器材规格如下：(1)(1)待测电阻待测电阻R Rx x（约（约100100）(2)(2)直流毫安表（量程直流毫安表（量程0 010mA10mA，内阻，内阻5050）(3)(3)直流电压表（量程直流电压表（量程0 03V3V，内阻，内阻5k5k）(4)(4)直流电源（输出电压直流电源（输出电压4V4V，内阻可不计），内阻可不计）(5)(5)滑动变阻器（阻值范围滑动变阻器（阻值范围0 01515，允许最大电流，允许最大电流1A1A）(6)(6)电键一个，导线若干条电键一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求

16、，根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线在本题的实物图上连线 + +RXAVRXAV+ +A1例例4 4某电压表的内阻在某电压表的内阻在202050k50k 之间之间, ,现要测量其内现要测量其内阻阻, ,实验室提供下列可选用的器材实验室提供下列可选用的器材: :待测电压表待测电压表V(V(量程量程3V)3V)电流表电流表A A1 1( (量程量程200A )200A )电流表电流表A A2 2( (量程量程5mA)5mA)电流表电流表A A3 3( (量程量程0.6A)0.6A)滑动变阻器滑动变阻器R(R(最大阻最大阻1K) 1K) 电源电源( (电动势电动势4V)4V)电键电键K.

17、K.(1)(1)所提供的电流表中所提供的电流表中, ,应选用应选用_(_(填写字母代号填写字母代号). ).(2)(2)为了尽量减小误差为了尽量减小误差, ,要求测多组数据要求测多组数据. .试在方框中画出试在方框中画出符合要求的实验电路图符合要求的实验电路图VA1 三半偏法测量电流表的内阻三半偏法测量电流表的内阻1.1.原理原理2.2.电路电路3.3.步骤步骤S1S2R1R2G4.4.误差分析误差分析5.5.半偏法测电压表的内阻半偏法测电压表的内阻VRabSR0P电路电路实验条件实验条件gRR 1VRR 实验步骤实验步骤S1S2R1R2GVRabSR0PrRREIIgg1gggIrRRRRR

18、EI221gRR 2VPaVPaRRRRR11002)(RRRRRRRRVPaVPa原原理理2RRg0RRV误差误差分析分析PaPaUUVRR 0S1S2R1R2GVRabSR0P误误差差分分析析拓拓展展G串RgIgRG并RgIgRgggIIRIR并并RIIRIggg)( ）串RRIUgg(ggRIUR串仪器仪器选择选择VRabSR0PS1S2R1R2G上述操作步骤中，必要的操作步骤按合理顺序排列应为上述操作步骤中，必要的操作步骤按合理顺序排列应为 。若在步骤。若在步骤 中，读出中，读出R R0 0的值为的值为2400 2400 ，则电，则电压表的内阻压表的内阻R RV V = = 。用这种方

19、法测出的内阻。用这种方法测出的内阻RVRV与其真实与其真实值相比偏。值相比偏。 E. E. 调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为3.0V3.0V例例2 2为了测量一个量程为为了测量一个量程为3.0V3.0V的电压表的内阻，可以采用图所的电压表的内阻，可以采用图所示的电路，在测量时，可供选择的步骤如下：示的电路，在测量时，可供选择的步骤如下： A. A.闭合开关闭合开关S S B.B.将电阻箱将电阻箱R R0 0的阻值调到最大的阻值调到最大F. F.断开开关断开开关S SC.C.将电阻箱将电阻箱R R0 0的阻值调到零的阻值调到零H.H.将滑动变阻器的滑动

20、触头调到将滑动变阻器的滑动触头调到a a端端G.G.将滑动变阻器的滑动触头调到将滑动变阻器的滑动触头调到b b端端 D. D.调节电阻箱调节电阻箱R R0 0的阻值，使电压表示数为的阻值，使电压表示数为1.5V1.5V，读出此时电，读出此时电阻箱阻箱R R0 0的阻值，的阻值，24002400大大VRabSR0P（1）电路应采用）电路应采用电流表外接电流表外接法（法（为什么？为什么？） （2）滑线变阻器应采用）滑线变阻器应采用分压式接法分压式接法。 描绘小电珠的伏安特性曲线 ( 3 ) 采用采用“4V、0.7 A”小灯泡较好，在小灯泡较好，在03V内已能反映出非线形特性（如图）。因此，内已能反

21、映出非线形特性（如图）。因此，电压表用电压表用3V量程，电流表用量程，电流表用0.6A量程。测量范量程。测量范围不要超过围不要超过3V和和0.6A。否则，要选用。否则，要选用15V、3A，将会带来较大的读数误差。将会带来较大的读数误差。 （4）应使滑动变阻器的阻值由小向大）应使滑动变阻器的阻值由小向大(A-B)逐渐改变逐渐改变,在电压表在电压表03V范围内读取并记录下范围内读取并记录下12组左右不同的电压值组左右不同的电压值U和电流值和电流值I。在坐标纸。在坐标纸上以上以U为横轴，以为横轴，以I为纵轴，画出为纵轴，画出U-I曲线，分曲线，分析曲线变化的规律析曲线变化的规律.曲线不为直线的原因是

22、曲线不为直线的原因是 例例4、使用如图、使用如图1所示的器材所示的器材测定小灯泡在不同电压下的测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方电功率与它两端电压的平方的关系曲线已知小灯泡上的关系曲线已知小灯泡上标有标有“6V，3W”字样，电源字样，电源是是3个铅蓄电池串联组成的个铅蓄电池串联组成的电池组电池组,滑动变阻器的规格是滑动变阻器的规格是“5 2A”.要求：要求： 把图把图1中实物连成实验中实物连成实验电路；电路； 图图2的的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由由解：（解：（1）见下图）见下图; （

23、2）见下图）见下图（3）作出）作出U=EIr图线，可得小灯泡工作电流为图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率伏，因此小灯泡实际功率为为0.28瓦瓦解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯泡电阻约为泡电阻约为R= 62 /3 = 12 ，若采用限流，若采用限流，即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值可达可达4V左右，其电压调节，范围约在左右，其电压调节，范围约在4V6V间，显然不宜选取合

24、理数据范围作电功率间，显然不宜选取合理数据范围作电功率与两端电压平方关系图线而采用分压接法与两端电压平方关系图线而采用分压接法则灯泡两端电压变化范围为则灯泡两端电压变化范围为0V6V间，便于间，便于选取数据作相应图线，至于电压表与电流表选取数据作相应图线，至于电压表与电流表采用内接、外接，题目未给表的内阻，但实采用内接、外接，题目未给表的内阻，但实验学生用表在电阻为验学生用表在电阻为10 左右时，内、外接左右时，内、外接表误差差别不大，本题不作要求，连线时应表误差差别不大，本题不作要求，连线时应注意量程选择与表注意量程选择与表“”、“一一”接线柱接接线柱接法，接线如图法，接线如图3例4的实物连

25、线图二替代法测量电阻二替代法测量电阻1.1.原理原理2.2.电路电路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+替代法测量电阻替代法测量电阻RxRA比较法测量电阻比较法测量电阻I1ARRxARRxI2I2R =I1 Rx Rx = I2R /I1 （不计电源内阻）不计电源内阻）例例1 1为了测量电流表为了测量电流表A A1 1的内阻，采用图示的电路，其中电流表的内阻，采用图示的电路，其中电流表A A1 1的量程是的量程是0300A0300A、内阻约为、内阻约为100100（待测）；（待测）；A A2 2是标准电流表，量程是标准电流表，量程0-200A0-200A；R R1 1为电阻箱，阻

26、值范围为电阻箱，阻值范围0999.90999.9； 为电池，电动势为电池，电动势3V3V、内阻不计；、内阻不计；S S1 1为开关，为开关，S S2 2为单刀双掷开关。按电路图接好电路后，将可变电阻器为单刀双掷开关。按电路图接好电路后，将可变电阻器R R2 2和电阻箱和电阻箱R R1 1适当调适当调节后，将单刀双掷开关节后，将单刀双掷开关S S2 2扳到接点扳到接点1 1处，接通开关处，接通开关S S1 1，调节可变电阻，调节可变电阻R R2 2，使两，使两电表的读数都是电表的读数都是150A150A；然后将开关；然后将开关S S2 2扳到接点扳到接点2 2，调节电阻箱，调节电阻箱R R1 1

27、使标准电流使标准电流表的读数仍是表的读数仍是150A150A，若此时电阻箱各旋钮位置如图，则：，若此时电阻箱各旋钮位置如图，则：（1 1）电流表）电流表A A1 1的内阻的内阻R Rg g=_ .=_ .（2 2）为了保证两电流表的安全使用，限流电阻）为了保证两电流表的安全使用，限流电阻R R3 3 的阻值应选的阻值应选A.100A.100B.150B.150C.10KC.10KD.15KD.15K（ ） （3 3）可变电阻器）可变电阻器R R2 2 应选：应选：A.2KA.2K B.5KB.5K C.200C.200D.500D.500（ ）1765432890176543289017654

28、328901765432890176543289017654328900.1101100010000100R11 2S1R3R2RgS2A1A2解解替代法测电阻替代法测电阻 当当R R2 2=0=0时时, ,要保证两个电流表都不超过量程要保证两个电流表都不超过量程R R3 3=E/I=E/Iminmin =3 / 0.2mA = 15k =3 / 0.2mA = 15k 选选D DR R2 2+R+R3 3=E/I=E/I =3 / 0.15mA = 20 k=3 / 0.15mA = 20 k R R2 2=5 k=5 k 选选B BR Rg g= =92.8 92.8 1765432890

29、176543289017654328901765432890176543289017654328900.1101100010000100R11 2S1R3R2RgS2A1A2测定电动势内阻电路测定电动势内阻电路vAU1=E-I1r U2=E-I2rA E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)v E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R2用电流表和电压表测用电流表和电压表测E、r 实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实电路中电压表的示数是准确的，而电流

30、表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，了减小这个系统误差， 滑动变阻器滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。的电压表的内阻应该大一些。RVAS 为了减小偶然误差为了减小偶然误差,要多做几次实验要多做几次实验,多取几组数据多取几组数据,然后利用然后利用U-I 图象处理实验数据图象处理实验数据.将点描好后将点描好后,用直尺画一条直线用直尺画一条直线,使尽可能多的使尽可能多的点落在这条直线上点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等而

31、且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表这条直线代表的的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.2 0.4 0.63.02.01.0 这条直线在这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的特别要注意：有时纵坐标的起始点不是起始点不是0，求内阻的一般，求内阻的一般式应该是式应该是 r=|U/I |。伏安法测伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较实验中测量值和真实值的比较1：VA1.

32、安培表内接在并联电路之内的电路安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：图线如图实线示：UIE测测UIA式中的式中的U是路端电压是路端电压, I 应是通过电源的电流，应是通过电源的电流， I实实= IA + IV = (IA +U/RV)可见可见U越大，差值越大，差值(I实实- IA )就越大，就越大， U=0时，差值时，差值(I实实- IA )也为也为0，实际的实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大图线如图虚线示：斜率增大E真真I实实 E测测 E真真 r测测 r真真该电路适用于滑动变阻器阻值很大该电路适用于滑动变阻器阻值很大 (电源内阻很大电源内阻很大)的情

33、况的情况. 13.利用如图利用如图a所示的电路图测量电源电动势和内电所示的电路图测量电源电动势和内电阻，器材如图阻，器材如图b所示，请用实线代表导线，将图所示，请用实线代表导线，将图b中中器材连成实验用电路。器材连成实验用电路。AVR图图aE rS图图b解：实验用电路如图示解：实验用电路如图示实验时经测量得出的数据如下表，请在图实验时经测量得出的数据如下表，请在图c的方格纸上的方格纸上画出画出UI图线。利用图线图线。利用图线可求出可求出电源电动势和内电电源电动势和内电阻分别阻分别为为 、 。画出画出UI图线如图示：图线如图示：E=1.46Vr=0.720.100.300.700.501.001.101.201.301.401.50图图cU/VI/A王红同学到实验室做王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻测定电源电动势和内阻”的实的实验时，发现实验桌上还有一个