电学实验(学生)

1、 高考综合复习电学实验第一部分 测定金属的电阻率知识要点梳理实验目的1学会使用各种常用电学仪器以及正确读数；2学会使用螺旋测微器并掌握正确读数方法；3学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率。实验器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器和导线若干实验原理1螺旋测微器的构造原理及读数（1）螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器。它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上。旋钮K、微调旋钮和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。（2）螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5

2、mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。（3）读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（毫米）=固定刻度数（毫米）（注意半毫米刻线是否露出）可动刻度数（估读一位）001（毫米）2游标卡尺（1）构造（如图）：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内外测量爪）、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。（2）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。（3）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成的一种测量长度

3、的工具。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少l mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：（4）读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（xKX精确度）mm。3电阻率的测定原理欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由，得。实验步骤：（1）用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S；（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用

4、毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L；（3）依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大；（4）电路经检查无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S，求出电阻R的平均值；（5）将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式，计算出金属丝的电阻率；（6）整理好实验器材，实验结束。误差分析误差来源1直径测量；2长度测量；3测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；4通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化；由于本实验采用电流表外接法，所以，由，所以。

5、 第二部分 绘制小灯泡的伏安特性曲线 知识要点梳理实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线；2分析曲线的变化规律并得出结论。实验器材小电珠、46 V学生电源、滑动变阻器、电压表、开关和导线若干实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图象不再是一条直线读出若干组小电珠两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U一I曲线。实验步骤1适当选择电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路图；2滑动变阻器采用分压接法。把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S；3改

6、变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；4在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线；5拆去实验线路，整理好实验器材。误差分析1测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2描绘U一I线时作图不准确造成的偶然误差。典型例题透析1、某同学利用如图所示的电路，研究加在标有“3. 8 V, 0. 3 A”的小电珠两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下表所示的数据。 由这些数据可以得到：（1）描绘出小电珠的曲线。（2）比较=1.0 V和=3.0 V时小

7、电珠的电阻大小，并说明其原因。（3）小电珠两端的电压从零到额定电压变化时，小电珠的最大电阻是多少？最大电功率是多少？（4）通过小电珠的电流等于零时，这个小电珠的电阻是多少？举一反三【变式】某同学测绘标有“3 V，1. 5 W”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压从0连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A电流表：量程00.6A，内阻约为1B电流表：量程03 A，内阻约为2C电压表：量程03 V，内阻约为2 kD电压表：量程015 V，内阻约为4.5 kE滑动变阻器：阻值范围010，额定电流2AF电池组：电动势6 V，内阻约为1（1）选用的电流表代

8、号为_；电压表代号为_。（2）用笔画线当导线，将图中的实物连成所需电路。2、现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.14V。现有器材：直流电源E（电动势4V、内阻不计），电压表V（量程4.5V，内阻约为4，电流表（量程250mA，内阻约为2），电流表（量程为500mA，内阻约为1），滑动变阻器R（最大阻值约为30），电键S，导线若干。 如果既要满足要求，又要测量误差小，应该选用的电流表是，两个电路应该选用的是。第三部分 测定电源电动势的内阻 知识要点梳理实验目的1掌握用电压表和电流表测定电源电动势的内阻的方法与原理；2学习掌握用U

9、一I图象处理数据的方法。实验器材电压表、电流表、滑动变阻器、电池、电键和导线实验原理如图所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U一I图象。如图所示所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。实验步骤1电流表用0. 6 A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路；2把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端；3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I、U），用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的

10、表格中；4打开电键，整理好器材；5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。数据处理图象法处理实验数据1本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I值，做图像所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值即为电源的内阻r，即，如图所示。2应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如图甲所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得点及做出的图线误差较大。为此，可使纵轴不从零开始，如图乙所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些。此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两

11、个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r。误差分析实验电路的设计有如图所示的甲、乙两种情况、该实验采取的是乙种情况。现分析如下：若采用图甲电路，根据闭合电路的欧姆定律，有解得若考虑电流表和电压表内阻，则应有解得比较得虽然测得电源电动势E的测量值是准确的，但由于电源内阻r与电流表内阻相差不大，故内阻r的测量误差太大，所以不能采用该电路。若采用图乙电路，考虑电流表和电压表内阻，根据闭合电路欧姆定律，有解得比较得，但由于很大，故误差较小，所以实验采用的是该电路。从以上分析可以看出，当采用图甲电路时，误差来源于电流表的分压，虽然电动势的测量是准确的，但电源内阻的测量误差太大当采用图

12、乙电路时，误差来源于电压表的分流，虽然电动势和内阻的测量都小于真实值，但误差很小。注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）；2电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完后应立即断电；3测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值；4画出U一I图，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直

13、线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度；5计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用计算出电源的内阻。拓展一步测定电源电动势和内电阻的其他方法1用一只电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：，由此可求出E和r。此种方法使测得的电动势无偏差，而内阻偏大。2用一只电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示，测量原理为：，由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。3用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接电源两端，所测值近似认为是电源的电动势。，需满足。4用两只电压表可测得电源的电动势。第四部分 练习使用多用电表 知识要点梳理实验目的1

14、了解多用电表表盘的刻度；2练习使用多用电表；3用多用电表探测黑箱内的电器元件。实验器材多用电表，晶体二极管若干（几种不同外形的），学生电源，小灯泡，导线，黑箱（有三个接点，每两个接点间最多只能有一个元件，黑箱内所接的元件不超过两个，可能的元件有电池、电阻和二极管）实验原理一、欧姆表1内部电路：如图所示2改装原理：根据闭合电路欧姆定律制成的。图中G是表头，内阻，满偏电流，电池的电动势为E，内阻为r，R是可变电阻也叫调零电阻。（1）当红、黑表笔相接触时（如图甲），相当于被测电阻，调节R的值，使电流表的指针达到满偏，所以电流表的满刻度处被定为电阻挡的0刻度。（2）当红、黑表笔不接触时（如图乙），相当

15、于被测电阻，此时电流表的指针指在电流表零刻度，所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“”位置。（3）当红、黑表笔间接入某一电阻时（如图丙），通过电流表的电流，一个对应一个电流值，我们可在刻度盘上直接标出与I值对应的值，就可以从刻度盘上直接读出的值。（4）中值电阻:电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的值叫中值电阻，。3刻度特点：欧姆表的刻度是不均匀的，零刻度在刻度盘最右边，越往左刻度越密，读数时要注意，在中值电阻附近读数比较准确4注意：欧姆表测电阻非常方便，但准确度不高如电池用久了，电动势小于额定值，但刻度盘是按照额定值绘制的由于电池电动势不等于额定值，所以用欧姆表测量就会带来较大的误差，且电池

16、用久了测量结果偏大二、多用电表1用途：测量交直流电压、直流电流、电阻高级的多用电表还可测电容、音频电平等。2构造：多用表内部线路很复杂，如图所示为多用表J04型的外形。它的上半部是表头，表头上有电阻、电流、电压等各量程的刻度其中最上方的刻度是电阻刻度，它的刻度不均匀。中间刻度是直流电流、电压和交流电压（交流2.5 V除外），它的刻度是均匀的。最下方的刻度是2.5 V的刻度。下半部的S是选择开关，它的四周刻着各种测量项目和量程。P是定位螺丝，Q是调零旋钮，R是两个测试笔插孔。图是简化了的多用表的电路原理图。当选择开关分别接1、2、3、4时，即可测直流电流、直流电压、交流电压、电阻。3用法：测量前

17、，应先检查表针是否停在左端的“0”位置，如不指零，应轻轻转动定位螺丝，使指针指零。将红、黑两表笔分别插入正（）、负（一）测试笔插孔。（1）测量直流电流时，应把选择开关旋到直流电流挡的某一合适量程上，使多用表与被测电路串联，红表笔接高电势，黑表笔接低电势，此时从中间的刻度线上（即图左端标有直流符号的刻度）读数。（2）测量直流电压时，应把选择开关旋到直流电压挡的某一合适量程上，使多用表与被测电阻并联，红表笔接高电势，黑表笔接低电势，此时仍从中间的刻度线读数。（3）测电阻的实验步骤：a机械调零。检查多用表指针是否停在表盘刻度线左端的零位置，若不指零，可用小螺丝刀旋转定位螺丝。b选挡。先将两表笔分别插

18、入所对应的插孔中，根据定值电阻大小，旋动选择开关使其尖端对准欧姆挡的合适量程挡。c欧姆调零。将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指向电阻刻度的零位置。d测量、读数将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。e重复bcd。对其他定值电阻进行测量时，要注意每次换挡后都要重新调零，并将测定值与标定值进行比较；对灯泡、电炉丝或人体电阻测量时，注意先粗测或估计其阻值，选择好适当量程。f实验完毕，应将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。如果欧姆表长期不用，应取出表内的电池。重要注意事项：a测电阻时，待测电阻要与电源以及其他电阻断开，且不要用手接触表笔。b合理选择欧姆挡量程时，应尽可能使指针指在中央位置附近（指针处在表盘中央附近时读数比较准确）。c换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行“欧姆调零”，才能进行测量。说明：（1）多用电表的上半部分为表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程，将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表的欧姆表电路就被接通。（2）测电阻是依据闭合电路欧姆定律；测电流和电压是依据串联和并联特点及部分电路