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文档简介
1、.第一章静电场一、电荷、电荷守恒定律1 、两种电荷:“ +”“ - ”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电2 、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1916× 10 C,是一个明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。荷质比 ( 比荷 ) :电荷量q 与质量m之比,(q/m) 叫电荷的比荷3 、起电方式有三种摩擦起电接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷分配,异种电荷先中和后再平分。感应起电切割B,或磁通量发生变化。光电效应在光的照射下使物体发射出电子4 、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能
2、从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部部分,系统的电荷总数是不变的二、库仑定律1 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的成反比,作用力的方向在它们的连线上。方向由电性决定( 同性相斥、异性相吸Q 1Q 29222公式:Fk2k 90×10N· m Cr极大值问题:在r 和两带电体电量和一定的情况下,当Q1 =Q2 时,有F 最大值3适用条件: ( 1 )真空中;(2 )点电荷点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略以把带电体视为点电荷 (这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布
3、的球近, r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代很相似于我们力学中的质点注意:两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律.1 、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质电荷间的作用总是通过电场电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。力通量)若电荷不动周围的是静电场,若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场,2 、电场的基本性质-是对放入其中的电荷有力的作用。能使放入电场中的导3 、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。四、电场强度(E) 描述电场力特性的物理量。(矢量)1 定义:放入电场中某一点的
4、电荷受到的电场力F 跟它的电量q 的比值叫做场的强弱2 求E 的规律及方法(有如下5 种 ):F E(定义普遍适用) 单位是:N/C 或 V/m ;“描述自身的物理量q同 )Q Ek 2( 导出式,真空中的点电荷,其中Q 是产生该电场的电荷)r EU导出式,仅适用于匀强电场,其中d 是沿电场线方向上的距离(d电场的矢量叠加:当存在几个场源时,某处的合场强=各个场源单独存在时利用对称性求解。3 方向:与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反;电场线的切线方向是该点场强的方向;场强的方向与该处等势面的方向垂直平行板电容器边缘除外。4 在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值
5、,与放入的检验电荷无关检验电荷,该处的场强大小方向仍不变。检验电荷“”q 充当 测量工具的作用某点的 E 取决于电场本身,( 即场源及这点的位置,) 与 q 检 的正负, 电何量 q这一点很相似于重力场中的重力加速度, 点定则重力加速度定. 与放入该处物体 , 该处的重力加速度仍为一个定值.没有画出电场线的地方不一定没有电场沿着电场线方向,电势越来越低但E 不一定减小;沿E 方向电势降低最快电场线等势面电场线由高等势面批向低等势面.静电场的电场线不相交, 不终断 , 不成闭合曲线。但变化的电场的电场线是闭合的。电场线不是电荷运动的轨迹也不能确定电荷的速度方向。除非三个条件同时满足:电场线为直线
6、,v 0=0 或 v 0 方向与E 方向平行熟记几种典型电场的电场线特点:(重点)孤立点电荷周围的电场;等量异种点电荷的电场( 连线和中垂线上的电场特点场 ( 连线和中垂线上的电场特点 ) ;匀强电场;点电荷与带电平板;具有某种对称射状的电场周期性变化的电场。匀孤立点电荷周围的电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场一、电势差U (是指两点间的)定义: 电场中两点间移动检验电荷q(从 A B),电场力做的功W 跟其电量AB差 , U =W /q是标量 U 的正负只表示两点电势谁高谁低。U 为正ABABABAB势。数值上 =单位正电荷从A B 过程中电场力所做的功。等于 A、 B 的电势之差
7、, 即 U = ABAB在匀强电场中UAB= Ed E (d E 表示沿电场方向上的距离)意义:反映电场本身性质,取决于电场两点,与移动的电荷无关,与零电势的选取无关,电势差 对应静电力做功,电能其它形式的能。电动势 对应非静电力做功电能其它形式的能.电势高低的判断方法:1 根据电场线的方向判断;2 电场力做功判断;3点评:类似于重力场中的高度某点相对参考面的高度差为该点的高度注意: (1)高度是相对的与参考面的选取有关,而高度差是绝对的与参考面的选的与零电势的选取有关,而电势差是绝对的,与零电势的选取无关(2)一般选取无限远处或大地的电势为零当零电势选定以后,电场中各点的电势(3)电场中 A
8、、 B 两点的电势差等于A、 B 的电势之差, 即 U = ,ABAB三、电势能EP1 概念:由电荷及电荷在电场中的相对位置决定的能量,叫电荷的电势能。电势能具有相对性,与零参考点的选取有关( 通常选地面或远为电势特别指出:电势能实际应用不大,常实际应用的是电势能的变化。电荷在电场中某点的电势能=把电荷从此点移到电势能零处电场力所做的功四、电场力做功与电势能1 电势能:电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能电势能是电荷与所在电所共有的。2 电势能的变化:电场力做正功电势能减少;电场力做负功电势能增加重力势能变化:重力做正功重力势能减少;重力做负功重力势能增加3.电场力做功:由电荷的正负和移动的
9、方向去判断(4种情况)功的正负知识)正、负电荷沿电场方向和逆电场方向的4种情况。(上课时一定要搞清来困难)电场力做功过程就是电势能与其它形式能转化的过程(电势差),做功的W=FSCOS( 匀强电场)W=qEd (d为沿场强方向上的距离)W=qU= Ep, U 为电势差,q 为电量重力做功:W Gh, h 为高度差,G为重量电场力做功跟路径无关,是由初末位置的电势差与电量决定重力做功跟路径无关,是由初末位置的高度差与重量决定五、等势面.(6) 电场线等势面,且由电势高的面指向电势低的面,没电场线方向电势降低。(7) 两个等势面永不相交规律方法1 、一组概念的理解与应用电势、电势能、电场强度都是用
10、来描述电场性质的物理,它们之间有十分密切解题中一定注意区分,现列表进行比较( 1)电势与电势能比较:电势 电势能1反映电场能的性质的物理量荷在电场中某点时所具有2电场中某一点的电势 的大小,只跟电场本身电势能的大小是由点电荷有关,跟点电荷无关定的3电势差却是指电场中两点间的电势之差,U= 电势能差 是指点 A B,取 B=0 时, A=U能之差 = A 4电势沿电场线逐渐降低,取定零电势点后,某正点荷(十q):电势点的电势高于零者,为正值某点的电势低于负电荷(一q):电势零者,为负值5单位:伏特单位:焦耳6联系: =q , w= =qU( 2)电场强度与电势的对比电场强度E电势 1描述电场的力
11、的性质描述电场的能的性质2电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所电场中某点的电势等于该.(3) 对非匀强电场,此公式也可用来定性分析,但非匀强电场中,各相邻等势面的电势差为一越大处, d 越小,即等势面越密3 、 电场力做功与能量的变化应用电场力做功,可与牛顿第二定律,功和能等相综合,解题的思路和步骤与力学中的完全相同,力做功的特点与路径无关一、电场中的导体1 、静电感应:把金属导体放在外电场E 外 中,由于导体内的自由电子受电场力作用定出现等量的异种电荷,这种由于导体内的自由电子在外电场作用下重新分布的现象叫做静电感带电体端感应出异种电荷,在远离带电体端感应出同种电荷)由带电粒子在电静电感
12、应可从两个角度来理解:根据同种电荷相排斥,异种电荷相吸引来解释;也可以从电势的角度来解释,导体中的电子总是沿电势高的方向移动2 静电平衡状态:发生静电感应后的导体,两端面出现等量感应电荷,感应电荷产生一个附加电场方向相反,当 E 附增到与原电场等大时, (即 E 附与 E 外 ),合场强为零,自由导体处于静电平平衡状态。注意:这没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动,内部的电子仍在做无规则的运动。3 处于静电平衡状态的导体的特点:( 1)内部场强处处为零,电场线在导体内部中断。导体内部的电场强度是外加电场和感应电两种电场叠加的结果表面任一点的场强方向跟该点表面垂直。 (因为假若内部做定向运动,
13、那么就不是静电平衡状态了)( 2)净电荷分布在导体的外表面, 内部没有净电荷曲率半径小的地方, 面电避雷针(因为净电荷之间有斥力,所以彼此间距离尽量大,净电荷都在导体表面)( 3)是一个等势体,表面是一个等势面导体表面上任意两点间电势差为零。因为假若导体不相等,这两点则有电势差,那么电荷就会定向运动)4 静电屏蔽处于静电平衡状态的导体, 内部的场强处处为零, 导体壳(或金属网罩)能把外不受外部电场的影响, 这种现象就是静电屏蔽.常用电容器:可变电容、固定电容(纸介电容器与电解电容器) C Q/U因为U1=Q1/CU2=Q2/C 所以CQ/U电容器两极板接入电路中,它两端的电压等于这部分电路两端
14、电压,电后断开电源,一般情况下电容变化,电容器所带电量不变当电3 、平行板电容器问题的分析(两种情况分析)始终与电源相连U 不变:当dCQ=CUE=U/d ;仅变s 时,充电后断电源q 不变:当dc u=q/c E=u/d=仅变d 时 ,E 不变;E 决定于面电荷密度q/s ,可以解释尖端放电现象。一、带电物体在电场中的运动带电物体(一般要考虑重力)在电场中受到除电场力以外的重力、弹力、摩擦力,由牛顿定其运动状态,所以这部分问题将涉及到力学中的动力学和运动学知识。二、带电粒子在电场中的运动带电微粒子在电场中的运动一般不考虑粒子的重力带电粒子在电场中运动分两种情况:第一种是带电粒子垂直于电场方向
15、进入电场,在沿电场力的方向上初速为零,作类似平抛第二种情况是带电粒子沿电场线进入电场,作直线运动加速电场加速电压为U,带电粒子质量为m,带电量为q,假设从静止开始加速,则根12Wqu 加qEdmv 0 , 所以离开电场时速度为v02在匀强电场中的偏转运动(记住这些结论)如图所示, 板长为 L,板间距离为 d,板间电压为飞出电场时速度的方向改变角 。U,带电粒子沿平行于带电金属板以两个分运动(类平抛):垂直电场方向:匀速运动,v xv0 平行E 方向:初.偏转角的正切值tan = VqU 偏 L 1U偏L12atqL 1 dB ( 为速度方向V 0V 0md v022dU 加mU 偏不论带电粒子
16、的 m、 q 如何,在同一电场中由静止加速后,再进入同一偏转电场,它转角是相同的( 即它们的运动轨迹相同)所以两粒子的偏转角和侧移都与m 与 q( 比荷 )注意:这里的U 加 与 U 偏 不可约去,因为这是偏转电场的电压与加速电场的电压,二出场速度的反向延长线跟入射速度相交于O点,粒子好象从中心点射出一样粒子在电场中运动,一般不计粒子的重力,个别情况下需要计重力,题目中会说时或者有明若再进入无场区:做匀速直线运动。水平: L2=v ot 2 竖直: y2v y t 2at 1 t 2= L 2 tan(简捷) y 2qU 偏 L 1 L 22dmv 0总竖直位移:yy1 y2L 1qU 偏 L
17、 1L 1U偏L1L 1(L 2 )2(L 2 )(L2dmv022 dU 加2静电场中的几个重要结论:匀强电场中,相互平行的两线线段的端点的电势差相等。任意一段线段中点的电势等于两均值。三个电荷平衡问题:(没有其它力作用)电性:两相夹异;电量:两大夹小。两个电荷量之和这定值时,当且仅当它们的电荷量相等时,两电荷间的库仑力最大。带电粒子垂直进入匀强电场,它离开电场时,就好象从初速度方向位移的中点沿直线射出电容器上的电荷量变化,等于通过跟它串联的电器的电荷量。第二章恒定电流一、电流、电阻和电阻定律.(1) 电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。R= u(定义)(I导体的电阻是由导体
18、本身的性质决定的, 与U.I无关.(2) 电阻定律:温度一定时导体的电阻R 与它的长度 L 成正比 , 与它的横截面积(3) 电阻率:电阻率 是反映材料导电性能的物理量,由材料决定, 但受温度1m, 横截面积为2电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m 的柱形导体单位是 : · m. 有些材料 随 t 而 ( 金属 ) 铂用来做温度计;有些材料 几乎不受温度影响( 康铜、锰铜 ) 。3 半导体与超导体特性:光敏特性、热敏特性和掺杂特性。可制作光敏电阻和热敏电阻。(1), 电阻率约为 5半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间10 · m 10(2)半导体的应用 : 热敏电阻:
19、能够将温度的变化转成电信号, 测量这种电信光敏电阻: 光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中用 .晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.( 3)超导体超导现象:某些物质在温度降到绝对零度附近时, 电阻率突然降叫超导现象,处于这种状态下的导体叫超导体。应用: 超导电磁铁、超导转变温度 (T C): 材料由正常状态转变为超导状态的温度我国1989 年二、部分电路欧姆定律(1)内容: 导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻R 成反比。(2)U公式: IR(3) 适用范围:适用于金属导电体、电解液导体,不适用于空气导体和某
20、些半导体器件(4) 图象:导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线,叫IUUI,.纯电阻电路中,电功率等于热功率,非纯电阻电路中,电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路:电路中只有电阻元件,如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路:电机、电风扇、电解槽等,其特点是电能只有一部分转化成内能规律方法(1) 用电器正常工作的条件:用电器两端的实际电压等于其额定电压 . 用电器中的实际电流等于其额定电流等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时,其余两个条件必定满足,因此正常工作的等效条件(2) 用电器接入电路时:纯电阻用电器接入电路中,若无特别说明,应认为其电阻不变用电器实际功率超过
21、其额定功率时, 认为它将被烧毁.一、串联电路电路中各处电流相同I=I1=I 2=I 3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U 1+U2 +U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即R=RR R12n串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比( 串联电阻具有分压U 1U 2U nRRIR12nP1P2Pn串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即R2IR1Rn注意 : 允许通过的最大电流=各串联电阻额定电流的最上值;允许加的最大电电路的总功率=各电阻消耗的功率之和.二、并联电路并联电路中各支路两端的电压相同1 =U2=U3U=U并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=
22、I 1I2I3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。111.1 电源:是将其它形式的能转化成电能的装置2 电动势:单位: V。非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷表示电源把其它形式的能供的电能的数值电能本领的大小,等于电路在数值上= 电源没有接入电路时两极板间的电压,内外电路上电势降落之和E U外 U内3 电动势是标量要注意电动势不是电压;电动势与电势差的区别( 见表格 )电动势电势差物理意义反映电源内部非静电力做功把其它形式的能量转化为电能的情况反映电路其它形式能的定义E=W/qU=W/q式W为电源的非静电力把正电荷从电源内由负W 为电场极移到正极所做的功移到负极所做量度式E=I
23、R+Ir=U外 +U 内U=IR测量动用欧姆定律间接测量用伏特表决定因素与电源的性质有关与电源、特殊情况当电源断开时路端电压值=电源的电动势二、闭合电路的欧姆定律r 明显增大。)(对于给定电源:一般认为E,r不变, 但电池用久后,(1) 内、外电路内电路:电源两极 ( 不含两极 ) 以内,如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的叫做内电阻 r 内电路分得的电压称为内电压,.(3) 路端电压跟负载的关系路端电压:外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压U E Ir,路端电压随着电路中电流的增大而减小;路端电压随外电阻变化的情况:R I U,反之亦然。电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象:(U
24、一 I 关系图线图象的函数表达:U E Ir当外电路断路时( 即 R ,I 0) ,纵轴上的截距表示电源的电动势( 端);当外电路短路时(R 0,U 0) ,横坐标的截距表示电源的短路电流I 短 =E图线的斜率的绝对值为电源的内电阻某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率,在图中的那块矩形的“面积”表示电源该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻的大小;当 50 注意:坐标原点是否都从零开始:若纵坐标上的取值不从零开始取,则该截距不表示短路(4).闭合电路的输出功率电源的总功率:P 总 =IE=IU外十2r , ( 闭合电路中内、外电路的电流IU 内=IUI内 )电源的输出功率与电
25、路中电流的关系: =×; 当时,当EEE2E 22PIE2222EEI rr ( II)r I2I() r ( I)4rr2r2r4r2r2当IEPmE2r 时 , 电源的输出功率最大,4r电源的输出功率与外电路电阻的关系: (等效于如图所示的电路)P出P总22E2E 2 REP内IEI rIUIR() R( R r ) 24 RrR rRrR当 R r 时 (I=E/2r),E2电源有最大输出功率:Pmax224 r.电源的供电效率P出IUU2RR当电源的输出功率达最大时,IP总IEE2r )RrI (R(5) 电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线联系:它们都是电压和电流的关系图线
26、;区别:它们存在的前提不同,遵循的物理规律不同,反映的物理意义不同;电源的外特性曲线:在电源的电动势用内阻一定的条件下,通过改变外电路的电阻使路端电压随电线,遵循闭合电路欧姆定律。U E Ir ,图线与纵轴的截距表示电动势,斜率的绝对值表示内阻。导体的伏安特性曲线:在给定导体 ( 电阻 ) 的条件下, 通过改变加在导体两端的电压而得到的电流随电压变化的图线;遵循(部分电路)欧姆定律。U;R图线斜率的倒数值表示导体的电阻。右图中a 为电源的U-I 图象; b 为外电阻的U-I图象;两者的交点坐标表示该电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率;a 的斜率的绝的绝对值表示外电阻的大小;
27、当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即(可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半)。导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化曲线。区分三种图线:电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象:(U输出功率随外电阻变化的图线规律方法1 、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联,分析混联电路常用的方法是:.以上三个参数的关系Ug = I g R g其中I g 和 Ug 均很小,所以只能用来测量微弱的电采用半偏法先测出表的内阻;最后要对改装表进行较对。(2) 半值分流法(也叫半偏法)测电流表的内阻,其原理是:当 S1闭合、 S2 打开时: I g ( rgR1
28、 )E当 S2 再闭合时: U GUR2 E,1I gr g(1I gI g r g)R1E222R2联立以上两式,消去E 可得: 2 I g2R1rgR1R1r gR2得: rgR1R 2可见:当R1>>R2 时,有:r gR2R1 R2(3) 电流表:符号A,用来测量电路中的电流,并联电阻分流原理如图所示为电流表的设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/Ig,由并联电路的特点得:I g R g( I - I g )RRI g1(n 为量程的扩大倍数I -R gRgI gn - 1RRgRgRg 越小,其内阻也越小内阻 rARg, 由这两式子可知,电流表量程越大,Rn(4)电压表
29、:符号V,用来测量电路中两点之间的电压串联电阻分压原理如图所示是电设电压表的量程为U,扩大量程的倍数为n=U/U g,由串联电路的特点,得:u1u gu - ugRu - ugu g(n -1)R(n为量程的扩大倍数)R gR()R1gu g电压表内阻 rV R Rg nRg , 由这两个式子可知, 电压表量程越大, 分压电大,其内阻也越大(5)改为欧姆表的原理两表笔短接后, 调节Ro 使电表指针满偏,得I g E/(r+R接入被测电阻Rx 后通过电表的电流为I x E/(r+Rg+Ro +Rx) E/(R中 +Rx)由于I x 与 Rx 对应,因此可指示被测电阻大小(6) 非理想电表对电路的
30、影响不能忽略,解题时应把它们看作是能.任一个R 增必引起通过该电阻的电流减小, 其两端电压UR增加 .(局部任一个R 增必引起与之并联支路电流I 并增加;与之串联支路电压U局部 R iI iI 并与之串 、 并联的电阻U 串u i总结规律如下:总电路上R 增大时总电流I 减小,路端电压U 增大;变化电阻本身和总电路变化规律相同;和变化电阻有串联关系( 通过变化电阻的电流也通过该电阻) 的看电流( 即电压都减小) ;和变化电阻有并联关系的( 通过变化电阻的电流不通过该电阻) 看电压(流、电压都增大) 。(3) 极限法:即因变阻器滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极(4) 特殊
31、值法:对于某些双臂环路问题,可以采取代入特殊值去判定,从而找出结论。当 R=r 时,电源输出功率最大为2Pmax=E /4r 而效率只有 50%2 、电路故障分析与黑盒子问题闭合电路黑盒。其解答步骤是:将电势差为零的两接线柱短接,如果黑盒内只有电阻,分析时,从阻值最小的两点间开在电势差最大的两接线柱间画电源根据题给测试结果,分析计算各接线柱之间的电阻分配,并将电阻接在各接线柱之间。断路点的判定:当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时,用电压表就可断路点:凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的;两端电压等于电源电压的用电器或导线发生3 、电路中的能量关系的处理要搞清以下概念:(1) 电
32、源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指 r )(2) 电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指:IU 或 I 一 I22R 外r 或 I2(3) 电源内阻消耗的功率:I r.态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始电荷量之和。电学实验专题(一)测电动势和内阻(1) 直接法:外电路断开时,用电压表测得的电压U 为电动势E ;U=E(2) 通用方法: AV 法测要考虑表本身的电阻, 有内外接法;单一组数据计算,误差较大应该测出多组(u , I)值,最后算出平均值作图法处理数据,(u , I)值列表,在u-I 图中描点,最后
33、由u-I图线求(3) 特殊方法(一)即计算法:画出各种电路图EI1(R 1r)EI1I2(R1-R2)I1R1 -I 2R2EI2(R2r)rI 2- I1I2 -I1( 一个电流表和两个定值电阻Eu 1I 1 rEI 1u 2 - I 2u1 ru 2 - u 1Eu 2I 2 rI1-I2I1- I2( 一个电流表及一个电压表和一个滑动Eu 1u 1rR 1u1 u 2 (R 1 - R 2 )(u1 - u2 )R 1 R 2Eu 2u 2r ER 2u 2 R 1 - u 1 R 2r- u1 R 2u 2 R1( 一个电压表和两个定值电阻(二)测电源电动势 和内阻 r 有甲、乙两种接
34、法,如图甲法中:所测得和 r都比真实值小, /r测 = 测 /r真;乙法中:测 = 真,且r 测 = r+rA。(三)电源电动势 也可用两阻值不同的电压表A、 B 测定,单独使用A 表时读数是 UB,用 A、 B 两表测量时,读数是U,则 =UAUB/ ( UA U)。.电学实验专题(二)-电路的测量电路设计的基本原则是:安全性好,误差小,仪器少,耗电少,操作方便实验电路- 可分为两部分:测量电路和供电电路一、测量电路两种方法( 内、外接法) 记忆决调“内”字里面有一个“大”字计算比较类型电路图R测与 R真比较条件R x R vR AVR测=URU A =RX+RA> R X适于测大电内
35、AI阻Rx >RVR x R AR vAR 测 =UR x R v<Rx适于测小电外RI vI RR x R v阻RX <测量电路( 内、外接法 )有三种方法直接比较法: R与 R 、 R 粗略比较:当R >>R时用内接法,当R <<R 时用外xvAxAxv临界值计算法( 计算比较法) : R x 与R A R v ( 为临界值) 比较:当RXRA R当 RXRA RV ,( 即 Rx 为大电阻 )时用内接法;当RVR X时,用电流表内接法RXRA当 RXR A RV ( 即 Rx 为小电阻 )时用外接法;当RV RX 时,用电流表外接法;RXR A测
36、试判断法( 实验判断法) :当Rx , RA,Rv 大约值都不清楚时用此法“谁变如图所示,将单刀双掷开关S 分别接触a 点和b 点,与a 接时(I1 ; u1 );u 2)若 I 有较大变化(即u 1 - u 2I1 - I2 )说明 v 有较大电流通过( 分流影响较大.通电电压变化范围大要 求 电 压 连 续 Rx 比较可调调压0 E并从0 开始变0 ER x化通电以“供电电路”来控制“测量电路”:采用“以小控大、以大控小”的原则R 滑唯一:比较确定控制电路R 滑 不唯一:实难要求R 滑 与 RxR 滑R x<R 滑<10 R x限流方式实验要求:负载两端电压变R X10 R 滑
37、 R x分压接法负载两端电压要求从R 滑 Rx 两种均可,从节能角度选限流电表量程较小而电源大。有以上3 种要求都采用调压无特殊要求都采用限流供电特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲接方式为好电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点电阻值 Rx 、电阻率 , 电功率 p 和电源电动势 E、内阻 r.二、选实验试材( 仪表 ) 选用和电路实物图连接,(1) 仪器的选择一般应考虑三方面因素:(原则:表不超程、电器不超压)安全因素,如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流误差因素, 如选用电表量程应考虑尽可能减小测
38、量值的相对误差;.精心按排操作步骤, 过程中需要测? 物理量 , 结果表达式中各符号的含义.画出实验电路图;分析各元件连接方式( 先串再并的连线顺序),明确电表量程;画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到开关,再到滑动变阻器等,先画主电路序以单线连接方式将主电路元件依次串联 , 后把并联无件并上。 ( 按顺序串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电路中去 ) ;无误后 , 用钢笔填。连接完毕,应进行检查,检查电路也应对照电路图按照连线的方(4) 注意事项:表的量程选对, 正负极不能接错;导线应接在接线柱上, 且不能用伏安法测小电珠的伏安特性曲线:测量电路用外接法,供电电路用调压供
39、电。(5) 实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好;即:先接好主电路对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏次串联起来即可( 注意电表的正负接线柱和量程, 滑动变阻器应对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动触头两点的电势高低,电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路画出电路图分 压(滑动变阻器的下两个接线柱一定电表的正负接线柱连滑动变阻器限流(一般连上一接线柱和下一接线柱)连接总回路:两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位导线不能交叉补充:滑动变阻器的两种特殊接法(要特别引起重视):右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P 从a端滑向b 端的过程中,到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。所以电流表大;A 的示数先减小后增.电压表检查法:当电路中接有电源时,可以用电压表测量各部分电路上的电压,通过对测
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