电学实验复习

1、2012014 4届高考物理电学实验复习届高考物理电学实验复习 常用的电压表和电流表都是由小量程的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电流表改装而成的 G_+一、对电表的认识一、对电表的认识（1 1）构造：永磁铁和放入永磁铁）构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成磁场的可转动线圈组成1 1、电流表的构造和工作原理、电流表的构造和工作原理I(2)(2)电路图电路图：电流表的内阻电流表的内阻: :表头表头G的电阻的电阻Rg（大约几欧到几十欧）（大约几欧到几十欧）满偏电压满偏电压: :电流表电流表G通过满偏电流时通过满偏电流时, ,加在它两端的加在它两端的电压电压Ug（大约零点几

2、伏）大约零点几伏）满偏电流满偏电流: :电流表指针偏转到最大刻度时的电流电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig（约几十微安到几毫安）（约几十微安到几毫安）gggUIR2 2、把灵敏电流计改为电压表、把灵敏电流计改为电压表电路图电路图GIgRgUgURRVIgURV()ggggggUU UIRRU U RRUg据串联电路的特点得：解得：电压表的内阻：电压表的内阻：VgRRRggURU量程越大，内阻越大量程越大，内阻越大GIgRgIRRAUIRA()gggggggUI RIIRI RRII据并联电路的特点得：解得：3 3、把灵敏电流计改为电流表、把灵敏电流计改为电流表电路图电路图电流表的内阻：电流表

3、的内阻：AggRRRRRggIRI量程越大，内阻越小量程越大，内阻越小4 4、电流表和电压表的读数方法、电流表和电压表的读数方法（1）最小刻度是最小刻度是1 1的电表的电表0123（2 2）最小刻度是）最小刻度是2 2的电表的电表00.20.40.6（3 3）最小刻度是）最小刻度是5 5的电表的电表051015R0R、限流电路、限流电路负载电阻两端的电压负载电阻两端的电压变化范围为：变化范围为：R0R通常通常适用于适用于R与与R0相当或更小相当或更小时，此时，此电路滑动变阻器消电路滑动变阻器消耗的功率较少。耗的功率较少。内阻不计，内阻不计，电动势为电动势为二、滑动变阻器的两种接法二、滑动变阻器

4、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0RRR、分压式电路、分压式电路负载电阻两端的电压变负载电阻两端的电压变化范围为化范围为：常常适用于适用于R比比R0大得多时大得多时，此电路滑动变阻器消耗的功此电路滑动变阻器消耗的功率较多。电压变化范围较大。率较多。电压变化范围较大。R0R内阻不计，内阻不计，电动势为电动势为VA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0负载负载RX的电压调节范围的电压调节范围在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大RX

5、PabERr=0EIP 源XXRRRRXPabERr=0负载负载RX的电压调节范围的电压调节范围在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于置于a端以使负载上的电压和电流最小（均为零）端以使负载上的电压和电流最小（均为零）0比较项目比较项目限流式接法限流式接法分压式接法分压式接法电路电路电压调节的电压调节的范围范围电流调节的电流调节的范围范围电能损耗电能损耗电路连接电路连接3 3、控制电路、控制电路（滑动变阻器的接法）（滑动变阻器的接法）的选择：的选择： EIR电源负担轻电源负担轻 E（IR+Iap）电源负担重电源负担重简便简便复杂复

6、杂（1 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 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。 1 1、描绘小电珠的伏安特性曲线、描绘小电珠的伏安特性曲线三、几个基本实验三、几个基本实验2 2、测定金属电阻率、测定金属电阻率实验原理：LRS22dRL即：（2 2）电阻）电阻R的测量（的测量（关键）关键）（1 1）直径的测量（螺旋测微器的使用）直径的测量（螺旋测微器的使用）旋螺旋螺旋螺每旋动一周就旋螺每旋动一周就带动测微螺杆前进带动测微螺杆前进或后退或后退0.5mm千分尺读数方法千分尺读数方法11.0mm0.492mm11.492mm估读到估

7、读到mm后千分位后千分位千分尺千分尺用电压表测电压用电压表测电压用电流表测电流用电流表测电流外接法？外接法？内接法？内接法？为减小误差，为减小误差，多测几组数据，多测几组数据，求平均值求平均值滑动滑动变阻器变阻器限流式？限流式？分压式？分压式？A AV VA AV V1. 1.原理原理URIIUR伏安法测电阻伏安法测电阻xAxRxARxRRRIUUIUR测测测 由于由于电流表分压电流表分压引起的。引起的。若若 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。RXVARXAV若若时，采用电流表外接法。时

8、，采用电流表外接法。2. 2.电路电路2. 2.电路电路限流内接限流内接RXAV限流外接限流外接 RXAV分压内接分压内接分压外接分压外接 RXAVRXVARXRVRXRA3、试触法：由两表示数相对变化看误差由谁确定1、口诀：大内偏大小外偏小2、看 与 比值，谁大就按谁确定XARRVXRR试触法试触法b.选择方法：将电压表分别接选择方法：将电压表分别接a、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，那个表示数变化明显 , , Rx就与那个就与那个表表“近接近接”a.条件：未给出条件：未给出RX的估计阻值的估计阻值RXVAPab3.3.仪器的选择仪器的选择 例例1.1.用伏安法测

9、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

10、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 ，可供选择的器材是：，可供选择的器材是：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, 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

11、 (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，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。使测量尽可能准确，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)直流毫安表直流毫安表（量程（量程0 010

12、mA10mA，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)滑动变阻器滑动变阻器（阻值范围（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，导线若干电键一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线 RXAV因毫安表内阻与待测电阻相近，必须“外接”因为变阻器电阻很小，电源和滑动变阻器连接成分压电路，+ +A1例例4 4某电压表的内阻在某电压表的内阻在

13、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.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

14、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 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：已知电流表条件：已知电流表A2的内阻的内阻, ,将将A2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

15、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V2的内阻的内阻, ,将将V2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

16、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，灵活运用。 4 4、替代法测量电阻、替代法测量电阻RxRA5 5、比较法测量电阻、比较法测量电阻I1ARRxI2R =I1 Rx Rx = I2R /I1 （不计电源内阻）不计电源内阻）6 6、电桥法测电阻、电桥法测电阻GRxR0R当G表为0 时Rx:R=R左:R右=L左:L右ARRxI2（1 1）半偏法测量电流表的内阻）半偏法测量电流表的内阻原理：原理：7 7、半偏法、半偏法

17、步骤：步骤：电路：电路：（2 2）. .半偏法测电压表的内阻半偏法测电压表的内阻原理：原理：电路：电路：步骤：步骤：VRabSR0PR1R2rRREIIgg1gggIrRRRRREI221gRR 2VPaVPaRRRRR11002)(RRRRRRRRVPaVPa2RRg0RRV误差误差分析分析PaPaUUVRR 0S1S2R1R2GVRabSR0PR1R2例例5 5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00300A300A、内阻约为、内阻约为100100（待测）；（待测）；A A2 2是标准电流表

18、，量程是标准电流表，量程0-200A0-200A；R R1 1为电为电阻箱，阻值范围阻箱，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适当调节适当调节后，将单刀双掷开关后，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，使两电，使两电表的读数都是表的读数都是150A150A；然后将开关；然后将开

19、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使标准电流表使标准电流表的读数仍是的读数仍是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.

20、500D.500（ ）解替代法测电阻解替代法测电阻 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 例例6、用以下器材测量一待测电阻、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（的阻值（9001000）：）：电源电源E，具有一定内阻，电动势约为，具有

21、一定内阻，电动势约为9.0V；电压表电压表V1，量程为，量程为1.5V，内阻，内阻r1750；电压表电压表V2，量程为，量程为5V，内阻，内阻r22500；滑线变阻器滑线变阻器R，最大阻值约为，最大阻值约为100；单刀单掷开关单刀单掷开关K，导线若干。，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的）测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻，试画出测量电阻Rx的一种的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。）根据你所画的电路原理图

22、在题给的实物图上画出连线。（3）若电压表）若电压表V1的读数用的读数用U1表示，电压表表示，电压表V2的读数用的读数用U2表示，则由已知量和表示，则由已知量和测得量测得量 表示表示Rx的公式为的公式为Rx_。 -+V1V2-+V1V2解解1： 只有两个电压表只有两个电压表,只能用比较法只能用比较法,电路图如图示电路图如图示:v2v1Rx测出两个电压表的示数测出两个电压表的示数U1、U2，R并并/r2=U1/U22121x1x/UUr)r(RrR2112211xrUrUrrUR解解2: 也可将也可将V1、 V2 都看作电流表都看作电流表,由并联电路特点得由并联电路特点得: I2=I1+Ix即即

23、U2 / r2= U1 / r1 + U1 / Rx Rx= U1r1r2(U2r1 - U1 r2 )注意注意:要求电压表的读数不小于其量程的要求电压表的读数不小于其量程的1/3，只能用分压器接法只能用分压器接法,V2的量程大于的量程大于V1,V2应在干路中应在干路中.题目题目上页上页解解3：仍用比较法，电路图如图示：仍用比较法，电路图如图示： 测出两个电压表的示数测出两个电压表的示数U1、U2，v2v1Rxx1112RrUUU1112xU)rU-(UR 解解4：将：将V1、 V2 分别看作电流表和电压表分别看作电流表和电压表,由伏安法得由伏安法得r1+Rx=U2/I1 = r1 U2/U1

24、 Rx=(U2 - U1 )r1 /U1注意注意:要求电压表的读数不小于其量程的要求电压表的读数不小于其量程的1/3，只能用分压器接法只能用分压器接法,V2的量程大于的量程大于V1,V1应在与应在与Rx串联串联.题目题目上页上页例例7：电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材（：电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材（G为灵敏电流表，为灵敏电流表，R0为阻值均匀的电阻丝，为阻值均匀的电阻丝，R为已知阻值的定值电阻，为已知阻值的定值电阻，Rx为被测电为被测电阻）。要求利用这些器材测未知电阻阻）。要求利用这些器材测未知电阻Rx。实验中还需要什么测。实验中还需要什么测量仪器？将实物连成电路图。写出测量量仪

25、器？将实物连成电路图。写出测量Rx的实验步骤，并写的实验步骤，并写出利用测量数据表示出利用测量数据表示Rx的表达式。的表达式。 L1 L2RXRR0P解：还需要米尺（测量左右两部分电阻丝的长度解：还需要米尺（测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2）。）。按图接好电路后，移动滑动触头按图接好电路后，移动滑动触头P，使电流表指针指在中央零，使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度点两边电阻丝的长度L1、L2；由；由RX R=L1 L2 GRxR0R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

26、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8 8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

27、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 E=U1+I1r E=U2+I2r（1 1）电压表）电压表+ +电流表电流表电路图电路图原理：原理：误差分析：误差分析：没有合适的电流表，可采用电压没有合适

28、的电流表，可采用电压表和定值电阻（或内阻已知的电表和定值电阻（或内阻已知的电压表）代替电流表；没有合适的压表）代替电流表；没有合适的电压表，可采用电流表和定值电电压表，可采用电流表和定值电阻（或内阻已知的电流表）代替阻（或内阻已知的电流表）代替电压表。电压表。vARAAA VV R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 1：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: : 作作 U=E-Ir 图线如图实线示：图线如图实线示：式中的式中的U是路端电压是路端电压, , I 应是通过电源应是通过电源的电流，的电流，I实实= IA + IV =

29、(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 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测测 E真真 r测测 r真真该电路适用于电源内阻很大的情况该电路适用于电源内阻很大的情况.AAA VV R（2 2）电流表）电流表+ +电阻箱电阻箱电路图电路图原理：原理：1122EIRrEIRrAR数据处理：数据处理：作出关于电流与电阻的线性关系图像作出关于电流与电阻的线性关系图像（ 图像），利用图像斜率与截距的物理图像），利用图像斜率与截距的物理意义得出电源的电动势和内阻。意义

30、得出电源的电动势和内阻。11rRIEE1RI误差分析：误差分析：电动势无误差，但内阻偏大！电动势无误差，但内阻偏大！（3 3）电压表）电压表+ +电阻箱电阻箱电路图电路图原理：原理：111222UEUrRUEUrR数据处理：数据处理：作出关于电压与电阻的线性关系图像作出关于电压与电阻的线性关系图像（ 图像），利用图像斜率与截距的物理图像），利用图像斜率与截距的物理意义得出电源的电动势和内阻。意义得出电源的电动势和内阻。111rUE RE11UR误差分析：误差分析：电动势、内阻均偏小！电动势、内阻均偏小！vR例例10、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

31、阻”的实验时，的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻发现实验桌上还有一个定值电阻R0。他设计了如图所示的电路来。他设计了如图所示的电路来测量测量R0的阻值，实验时用的阻值，实验时用U1、U2、I分别表示电表分别表示电表V1、V2、A的读的读数，并将滑动变阻器的滑片数，并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时，记录了移动到不同位置时，记录了U1、U2、I 的一系列值。的一系列值。（1）他在同一坐标纸上分别作出）他在同一坐标纸上分别作出U1I、U2I图线，则所作的直线斜率较图线，则所作的直线斜率较大的是大的是 .U2IAV1R0RESrPV2（2）定值电阻）定值电阻R0的计算表达式是：的计算表达式是： R0= _ (用测得的物理量表示用测得的物理量表示)， 若实