电学实验完全解析

1、电学实验完全解析 任建新 湖北省襄樊市第四高级中学 441021一、电流表内、外接法的选择：内接法中，由于电流表内阻的影响，电阻的测量值大于真实值；外接法中，由于电压表内阻的影响，电阻的测量值小于真实值。为了尽可能地减小误差，必须判断被测电阻是大电阻还是小电阻，从而确定内、外接法。判断方法如下：1、若，Rx为大电阻，内接法误差小；若，Rx为小电阻，外接法误差小；2、若被测电阻Rx的大小无法直接判定时，先求临界电阻：，若，为大电阻，内接法误差小。，为小电阻，外接法误差小；，内外接法均可。3、若不知道被测电阻的大约值，无法比较及大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定。具体方法：图

2、1接电路时把电压表的一端接入电路中，另一端连接导线预留，如图1所示，闭合电路，移动电压表的这个预留端，先后与A、B两点接触，使电流表进行内、外接改变，同时观察两表示数变化情况，若电流表示数变化明显，说明外接时（即接在A点）电压表分流作用大，应采用内接法测量；若电压表示数变化明显，说明内接时（即接在B点）电流表的分压作用大，应采用外接法测量。【例1】有一个未知电阻，为了较准确地测出其电阻值，采用上述的方法，当电压表的预留端接在A点时，两电表的读数分别为4.8V，5.0mA，接在B点时，两电表的读数分别为5.0V，4.0mA，则被测电阻的测量值较准确的数值等于多少？【解析】由题意可知，电流表示数变

3、化明显，说明外接时电压表分流作用大，即被测电阻的阻值可以与电压表相比较，说明被测电阻为大电阻，内接法误差小，则被测电阻的测量值较准确的数值应用第二组数据来计算，即R测=1250。图2甲二、控制电路的选择：（滑动变阻器分压与限流接法的选择）1、限流接法：如图2甲所示， 注意：在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大，电路中的电流最小，以保证安全。即图中滑片P移到b端。图2乙2、分压接法：如图2乙所示。注意：在接通电源之前，滑片P应移到图中的a端，使负载的电压和电流均为最小，以保证安全。3、选择方法：在没有特殊指明的情况下，从减小电能损耗和接线方便的角度考虑，变阻器通常选用限流接法，但在出现下述情况

4、时，则必须选择分压接法。（1）若采用限流电路时，如果电路中的最小电流大于等于被测电阻Rx的额定电流或所给电表的量程时，必须选用分压电路；【例2】用伏安法测量某电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约为100欧）；直流电流表A（010mA，50）；电压表（03V，）；滑动变阻器（0，1A）；直流电源（电动势为3V，内阻不计）；电键、导线若干。根据规格要求，画出测量电路图。图3【解析】若采用限流接法，当变阻器的全值电阻接入电路中时，回路中的最小电流：，即最小电流大于电流表的量程。故只能采用分压接法。 临界电阻100，为小电阻，故采用电流表外接法。电路图如图3所示，分压式的外接法。（2）

5、滑动变阻器全阻值远小于或者远大于被测电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，而实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压电路；【例3】有一个小灯泡上标有“6V，0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的IU图线。现有实验器材如下：电压表（010V，内阻20）；电流表（00.3A，内阻1）；滑动变阻器（）；学生电源（直流9V），还有开关、导线。为使实验误差尽量减小，画出实验电路图。图4 【解析】小灯泡的标示可知其额定电压，额定电流，在额定电压下的电阻。而变阻器的阻值只有5，若采用限流电路，回路中电流变化很小，测量数据相应就少，实验误差，故必须采用分压电路。被测灯泡为小电阻，

6、因此选择电流表外接法。实验电路如图4所示。（3）实验中要求电压从零开始并连续变化时须采用分压电路；三、实验仪器的选择：1、首先考虑安全因素：如各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流不能超过其最大允许电流或电压。实际处理过程中，需要估算回路中的最小电流（一般应用假设变阻器采用限流接法时进行估算）。如：用伏安法测量标有“6V，0.6W” 字样的小灯泡的IU图线，则实际加在灯泡的电压的最大值不能超过6V。2、读数误差因素：一般要求各电表的实际读数不小于其量程的（应在量程的最好），以减小读数误差。实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流或电压（方法同上）。如上例中，若提供6V和15V两

7、种电压表供选择，显而易见，选择前者，读数误差更小。3、对滑动变阻器：除了考虑安全因素外，分压接法中，一般选择电阻值小而额定电流较大的变阻器；限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近（两者的比值一般在2倍或1/2倍左右）。4、仪器选择的一般步骤：（1）首先选择唯一性的器材；（2）草画电路图，（暂不接电流表和电压表）；（3）估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。四、电路实物图的连接的基本方法：1、依据题意条件，参照实物位置，画出电路图，并在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正负极及

8、量程，电键需接在干路上。2、从电源正极出发，选择一条包含元件最多的通路，依据“先串后并”的原则依次连接各个器件，一直到电源的负极，最后在将其余的元件和电压表并联在电路的某两点之间。要点：为防止电表的正负接线柱接错或分压接法中回线错误，始终根据“电流的流向即为连线的方向” 。3、对照电路图检查：（1）连接导线是否在接线柱上，且导线不能相互交叉，不能横跨实物。（2）电表的量程、正负极连接是否正确。（3）滑动变阻器的滑动触头是否在正确的位置。【例4】在“测定金属丝的电阻率”的实验中若估测金属丝的电阻Rx约为3，为减小误差，并尽可能测量多组数据，要求电阻丝的发热功率P0.75W，备有器材如下：A、6V

9、直流电源； B、直流电流表A1（00.6A，内阻）； C、直流电流表A2（03A，内阻）；D、直流电压表V1（03V，）； E、直流电压表V2（015V，）； F、滑动变阻器R1（0，最大允许电流1A）； G、滑动变阻器R2（0，最大允许电流1A）；H、电键、导线若干。问：（1）上述器材选用 （用字母表示）（2）画出实验电路图。（3）在图5中连接实物。图6图5【解析】（1）首先选出唯一性的器材，即：A、H； P0.75W， 电流表选用 B（00.6A，内阻）； ， 电流表选用 D（03V，内阻）若采用限流接法，提供的两个变阻器都不便于调节，而题目中要求减小实验误差，故采用变阻器分压接法，同时变阻器选择G（0，1A）