高 中 物 理 电 学 实 验 基 础Word文档下载推荐.docx

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4.电流表改装成欧姆表

①原理：

闭合电路的欧姆定律

②如图1所示，当红、黑表笔短接时，调节R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。

这时有：

③当两表笔间接入电阻Rx时，电流表的电流为：

当Rx改变时，Ix随着改变，将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值，就构成了欧姆表。

④中值电阻：

欧姆表的内阻即为中值电阻R中＝R内＝R+Rg+r

因Ix与Rx不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。

二、滑动变阻器的两种接法

1.限流接法

如图2所示。

用电器Rx的电压调节范围：

电路消耗的总功率为：

EI

限流接法的选用原则：

①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，

只在小范围内变化，且待测电阻Rx与R接近时。

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。

③两种方法都满足时优先选用限流接法。

2.分压接法

如图3所示

①Rx电压调节范围0≤Ux≤E。

②开关闭合前，P应在a端。

分压接法的选用原则：

①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。

②待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。

③采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。

三、电阻的测量

1.伏安法测电阻

（1）原理：

部分电路的欧姆定律。

（2）电流表外接法，如图4所示。

误差分析：

产生误差的原因：

电压表V分流。

适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。

］（3）电流表内接法，如图5所示。

电流表A分压。

适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。

（4）内、外接法的选用原则

①计算临界电阻：

若Rx>

R0，待测电阻为大电阻，用内接法

若Rx<

R0，待测电阻为小电阻，用外接法

即大电阻，内接法；

小电阻，外接法。

大内小外。

②试触法确定内外接法：

在不知道RV、RA、RX的大致值时，可用试触法，如图6所示触头分别接触a、b两点：

若V变化大，说明A分压大，应用外接法；

若A变化大说明V分流大，应用内接法。

例1：

某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300Ω）

可供选择的仪器有：

电流表A1，量程10mA;

电流表

A2，量程0.6A;

电压表V1，量程3V;

电压表V2，量程15V；

电源电动势为4.5V。

请同学们按图接好电路，闭合S1后，把开关S2拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；

再把开关S2拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；

该同学在实验中所选电压表的量程为（）所选电流表的量程为（）Rx的测量值为（）。

2.安安法测电阻

若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.

（1）如图7所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2.

（2）如图8所示，当两电表的满偏UA2》UA1时，A1串联一电阻R1，同样则可测得R2的内阻R2=I1（R1+R0）/I2.

例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：

电流表A1（量程250mA，内阻r1=5Ω）;

标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）;

待测电阻R1（阻值约为100Ω）；

滑动变阻器R2（最大阻值为10Ω）；

电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω）；

开关S，导线若干。

（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。

（2）实验中，需要直接测量的物理量是（）

用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是（）

3.伏伏法测电阻

若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。

（1）如图9所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知V1的内阻R1，则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1.

（2）如图10所示，当两电表的满偏电流IV2》IV1时，V1并联一电阻R0，同样则可测得R2的内阻为

例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：

电源E（电动势约为9V，有一定内阻）；

电压表V1（量程1.5V，内阻r1=750Ω）;

电压表V2（量程5V，内阻r2约为2500Ω）;

滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）；

（2004年全国）

（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中测量电阻Rx的几种原理图。

（2）若电压表V1的读数为U1，V2的读数为U2，则用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是：

4.电阻箱或定值电阻当电表用

（1）电阻箱作电压表用，如图11所示：

可测得电流表A2的内阻R2＝（I1-I2）R/I2

图中电阻箱R可测得电压为（I1-I2）R

（2）电阻箱作电流表用

如图12所示，若已知R及RV,则测得干路电流为：

5.比较法测电阻

如图13所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，

可得Rx=I2R1/I1.

若考虑电表内阻的影响，则：

I1（Rx+RA1）=I2（R1+RA2）

6.替代法测电阻

如图14所示，①S接1，调节R2，读出电流表示数为I；

②S接2，保持R2不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。

由上可得：

RX=R1

该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。

7.半偏法测电阻

（1）半偏法测电流表内阻

方法一：

如图15所示，测电流表G的内阻：

①将电阻箱R的电阻调到0；

②闭合S调节R0，使电流表G达到满偏电流I0；

③保持R0不变，调节R使电流表G示数为I0/2；

④由上可得RG=R

当RG》R0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。

方法二：

如图16所示测量电流表A的内阻

①断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0;

②保持R0不变，闭合S2，调节R，使电流表读数为I0

③由上得RA=R

当R0》RA时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。

电源电动势宜大一些。

（2）半偏法测电压表内阻

如图17所示，测电压表V的内阻：

①闭合S,将电阻箱R的电阻调到R1时，测得电压表示数为U1；

②调节电阻箱阻值为R2，使电压表V的示数为U1/2；

由上可得RV=R2-2R1

如图18所示，测电压表V的内阻：

①将滑动变阻器的画片P滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大；

②闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度；

③打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半；

④由上可得RV=R

8.欧姆表测电阻，如图19所示：

①机械调零②选档③欧姆调零④测电阻Rx.⑤改换档位⑥重新欧姆调零

⑦测电阻

待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/3～2/3的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。

9.消除电表内阻对测量结果的影响

例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。

①先将S1闭合。

②将S2与1闭合，调节R，读出电压表读数U1，安培表读数I1

③————————————————————

④根据上述测量结果，算出Rx＝———————

四、实物图连线

要求：

导线不能有交叉、分支，导线必须接在

接线柱上；

电表的正负极与电源的正负极不能接错。

例5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：

电源：

12V，内阻不计；

电流表：

0~0.6A，0~3A，内阻可忽略；

电压表：

0~3V，0~15V，内阻很大；

滑动变阻器；

阻值范围0~20Ω，允许最大电流1A；

开关一个，导线若干。

实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V.

1请在右框中画出实验电路图.②按画出的电路图，在下面图3的实物图上连接.

③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。

某次测量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为A，此时小灯泡的实际功率为W。

练习：

1.现有器材：

电压表（量程3V，内阻约几千欧），电压表（量程15V，内阻约几十千欧），定值电阻（3.0kW），滑动变阻器R（0～1750W），直流电源（约6V，内阻不计），开关、导线若干，要求利用这些器材测量电压表的电阻值．

（1）在方框中画出实验电路图

（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达

式为r＝________．

式中各直接测得量的意义是：

2.用伏安法测定一个阻值约1kΩ的电阻，要求测量结果尽量准确．

（1）下列器材中应选用的是＿＿＿＿＿＿＿＿．（用字母代号表示）

A．电池组（6V，内阻很小）B．电流表（0—10mA，内阻10Ω）C．电流表（0—1mA，内阻100Ω）D．电压表（0—3V，内阻5kΩ）E．电压表（0—6V，内阻10kΩ）F．滑动变阻器（0—20Ω，1A）

G．滑动变阻器（0—200Ω，0.3A）H．开关、导线

（2）在方框中画出实验电路图。

（3）将实物连接成实验电路。

3.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，采用的仪器有：

电源E（电动势6V，内阻不计）；

额定电压4.0V的小灯泡L；

电流表A（量程0.6A，内阻约2Ω）；

电压表表V（量程5V，内阻约15kΩ）；

滑动变阻器R（最大阻值15Ω）；

实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。

I．在做实验时，连成的实物电路图如下：

请你指出上述实验电路图中的错误之处：

①———————————————————

②——————————————————

请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。

如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I—U图象。

图象是一条曲线而不是直线的原因是；

从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是Ω。

4．使用万用电表欧姆挡测电阻时：

①测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“∞”处；

②每一次换档位，都要重新进行一次“欧姆调零”；

③在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。

④测量时，若指针偏转很小（靠近∞附近），应换倍率较大的档位再测。

以上做法正确的是（）

A．①③④　B．①②③　C．①②③④　D．②④

5.测量电流表内阻的电路图如图所示，实验的操作步骤如下：

①将电阻箱R的电阻调到零；

②闭合开关，调节滑动变阻器R1的滑片，使得电流表达到满偏电流I0；

③保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为I0/2；

④读出电阻箱的电阻值Rx，可以认为电流表的内阻r＝Rx。

关于此实验的操作方面：

（1）请用铅笔线代表导线，将示意图中的实物连成测量电路。

（2）已知电流表的量程是2mA，内阻约是40Ω。

电池的电动势约为6V。

可供选择的滑动变阻器有（A）阻值0－10Ω，额定电流2A　　（B）阻值0－50Ω，额定电流1.5A　；

可供选择的电阻箱有　　（C）阻值0－99.9Ω（D）阻值0－999Ω。

为了比较准确地测量出电流表的内阻，应选用的滑动变阻器R1是　　　　　；

电阻箱R是　　　　　。

（填仪器前的字母代号）　

（3）本实验中电流表的测量值r测与电流表内阻的真实值r真相比，有（）

（A）r测＞r真　　　　　　　（B）r测＜r真　

（C）r测＝r真　　　　　　　（D）r测可能大于，也可能小于r真　　

（4）如果提高电池的电动势，用此电路测出的电流表的内阻的误差将。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

习题答案

例1、3V、10mA、320Ω

例2、答案：

（1）原理图如图所示。

（2）设两电流表A1和A2的读数为I1、I2，

待测电阻R1阻值的计算公式为：

例3、答案：

（1）原理图如图所示：

（2）待测电阻RX阻值的计算公式为：

例4、答案：

③将S2与2闭合，调节R，读出电压表读数U2，电流表读数I2

④

例5、答案：

①电路图如右图所示

②电流表选0.6A量程，电压表选15V量程。

实物图连接如下图所示：

③0.402.4

练习1、

（1）如右图

（2）

（3）U1为电压表V1的示数，U2为电压表V2的示数．

练习2、【答案】

（1）ABEFH

（2）图像注意：

分压式和外接法（3）略

练习3、【答案】I．①电流表没有接成外接电路

②滑动变阻器没有接成分压电路。

Ⅱ．见右图

Ⅲ．①灯丝电阻随温度而改变（灯丝电阻随I或随U改变亦可）

②10Ω（9.5Ω到10.5Ω之间都给分）

【答案】

（1）图略　

（2）A；

C　（3）A　　（4）减小