电学实验知识点Word文件下载.docx

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①电源的功率（电源的总功率）PE=EI②电源的输出功率P出=UI

③电源内部消耗的功率Pr=I2r

⑵电源的效率：

（最后一个等号只适用于纯电阻电路）

电源的输出功率

，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为

。

5.闭合电路的U-I图象。

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阻接入电路时电路的总电流和路端电压；

该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；

a的斜率的绝对值表示内阻大小；

b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；

当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（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）。

6.滑动变阻器的两种特殊接法。

在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：

⑴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A的示数先减小后增大；

可以证明：

A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大。

⑵右图电路中，设路端电压U不变。

当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；

总电流I逐渐增大；

RX两端的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；

滑动变阻器r左半部的电流I/先减小后增大。

二、电路故障问题的分类解析

1.常见的故障现象

断路：

是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。

短路:

是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）

2.检查电路故障的常用方法

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，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。

在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。

电流表检查法：

当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。

在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。

欧姆表检查法：

当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。

在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。

试电笔检查法：

对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。

在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。

三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法

滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取.

（1）下列三种情况必须选用分压式接法

①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：

测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.

②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.

（2）下列情况可选用限流式接法

①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.

③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.

四、实物连线

注意：

A．滑动变阻器的连接，B．电表的极性，忌正负极接反C．双量程电表应注意量程的选择，D．导线连接美观，清晰，尽量避免一开始就用钢笔、圆珠笔直接作答

五、电阻的测量

电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等.

（1）下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择

1．伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）

2．实验电路（电流表内外接法）的选择

测量未知电阻的原理是R＝

，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U和通过的电流I时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则：

（1）若

＞

，一般选电流表的内接法。

如图（a）所示。

由于该电路中，电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电压，电流表的读数I表示通过本身和Rx的电流，所以使用该电路所测电阻R测＝

＝Rx＋RA，比真实值Rx大了RA，相对误差a＝

（2）若

＜

，一般选电流表外接法。

如图（b）所示。

由于该电路中电压表的读数U表示Rx两端电压，电流表的读数I表示通过Rｘ与RV并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻

R测＝

也比真实值Rx略小些，相对误差a＝

.

（2）“半偏电流法”和“半偏电压法”

　　“半偏法”是一种科学巧妙的测定电表内阻的方法，常见的有“半偏电流法”和“半偏电压法”，下面对这两种方法作一比较。

1、半偏电流法

　　在用“半偏电流法”测定电流表的内电阻的实验中，如图1，R1和R2是电阻箱，先闭合S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；

再闭合S2，调节R2使电流表指针指在刻度盘的中央。

在R1&

raquo;

R2的条件下，　　近似有rg=R2。

　　2、半偏电压法

在用“半偏电压法”测定电压表的内电阻的实验中，如图2，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，闭合开关S前，将滑动变阻器滑片P移到最右端，并将电阻箱的电阻调至零；

闭合S，调节滑动变阻器R1的阻值，使电压表的指针指到满刻度；

保持P不动，调节电阻箱R2阻值，使电压表指针指到刻度盘的中央，记下此时R2的值。

laquo;

R2的条件下，近似有Rv＝R2。

误差分析：

1、半偏电流法：

根据闭合电路欧姆定律和串并联的特点，当闭合开关S2，调整电流表半偏时，回路中的总电流增大（大于Ig），故流过R2的实际电流比流过电流表的电流大（大于Ig/2），因此，R2＜rg，即测量值小于真实值。

　　2、半偏电压法：

根据闭合电路欧姆定律和串并联电路的特点，当调整电压表半偏时，R2和电压表上的电压之和增大（大于Ug），故R2上的实际电压大于电压表上的电压（大于Ug/2），因此，R2＞RV，即测量值大于真实值。

六、电表的改装

1、电压表和电流表

（1）电流表原理和主要参数

电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I成正比，即θ＝kI，故表的刻度是均匀的。

电流表的主要参数有，表头内阻Rg：

即电流表线圈的电阻；

满偏电流Ig：

即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；

满偏电压U：

即指针满偏时，加在表头两端的电压，故Ug＝IgRg

（2）电流表改装成电压表

方法：

串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n＝

，则根据分压原理，需串联的电阻值

，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。

（3）电流表改装成电流表

并联一个分流电阻R，如图所示，若量

程扩大n倍，即n＝

，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值

，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。

需要说明的是，改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。

七、串并联与混联电路

1.应用欧姆定律须注意对应性。

选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端的电压。

该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。

2.公式选取的灵活性。

（1）计算电流，除了用

外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：

I=I1+I2

（2）计算电压，除了用U=IR外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：

U=U1+U2

（3）计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：

P=P1+P2

对纯电阻，电功率的计算有多种方法：

P=UI=I2R=

以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。

既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。

3.对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。

（1）凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。

（2）在外电路，沿着电流方向电势降低。

（3）凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。

（4）不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。

4.电路中有关电容器的计算。

（1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等。

（2）在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。

（3）在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。

（4）如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状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末状态电容器电荷量之和。

八、闭合电路动态分析

1“串反并同”规律　　

　　“串反并同”意即在电路中，当某个电阻的阻值发生变化时，凡是与该电阻串联的用电器（含电表）的电流、电压和电功率的变化趋势与该电阻阻值的变化趋势相反，凡是与该电阻并联的用电器（含电表）的电流、电压和电功率的变化趋势与该电阻阻值的变化趋势相同。

2、要点：

总电流、总电压、内电压、外电压等的变化分析

规律：

A、根据电路结构的变化情况或者可变电阻值的变化情况，分析直流电路总电阻的变化情况当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小）。

B、根据全电路欧姆定律，分析总电流的变化情况和路端电压的变化情况。

因此电源的电动势E和内电阻r是定值，所以，当外电阻R增大（或减小）时，由可知电流减小（或增大），由可知路端电压随之增大（或减小）。

C、根据串、并联电路的特点和局部电路与整个电路的关系，分析各部分电路中的电流强度I、电压U和电功率P的变化情况。

一般来说，应该先分析定值电阻上I、U、P的变化情况，后分析变化电阻上的I、U、P的变化情况。