(3)如果有要求待测电阻RX的电压从零开始变大的,必须选择分压式接法
(4)尝试采用限流式电路,通过计算,待测电阻的最小电压或者最小电流超过电压表或电流表的量程,则不能采用限流式接法。
4、实物连接:
左图连接成限流式接法,右图连接成分压式接法
三、习题巩固
1、为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接.
2、用伏安法测金属电阻
(约为
)的值。
已知电流表内阻为
,量程为0.6A,电压表内阻为几千欧,量程为3V,电源电压为9V,滑动变阻器的阻值为
,额定电流为5A,试画出测量Rx的原理图。
3.用伏安法测量一只定值电阻的实验所需的器材实物如图,各器材规格为:
⑴待测电阻RX(约100Ω)
⑵直流毫安表(量程0-10mA,内阻50Ω)
⑶直流电压表(量程0-3V,内阻5kΩ)
⑷直流电源(输出电压3V,内阻可不计)
⑸滑动变阻器(0-15Ω,允许最大电流1A)
⑹电键一只,导线若干。
根据器材的规格和实验要求,在下面方框中画出实验电路图,并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路。
4.欲用伏安法测定一段阻值为
左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,备有以下器材:
A.电池组(3V)
B.电流表(0~3A、0.05
)
C.电流表(0~0.6A、0.1
)
D.电压表(0~3V、3k
)
E.电压表(0~15V、15k
)
G.滑动变阻器(0~10
、1A)
H.滑动变阻器(0~50
、1A)
I.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是______________。
(2)实验电路应采用电流表__________接法(填“内”或“外”)。
(3)画出实验电路图。
(4)电流表与电压表指示如图所示,则测得电阻的阻值为_______
学案:
电路实验2、测定金属的电阻率
一、知识要点
1.实验原理:
由电阻定律
得
。
所以实验需要测出R,S,以及
.其中R的测量可以使用伏安法。
金属长度的测量使用刻度尺。
横截面积
,先测量金属丝外径,通过计算可以求得。
2.测量金属丝外径的器材:
螺旋测微器(如图所示)。
将金属丝紧靠在AF之间,通过刻度读出金属丝的外径。
读数公式:
测量值=固定刻度值+固定刻度的中心水平线与可动刻度对齐的位置的读数×0.01mm
[经验之谈]:
(1)看半刻度是否漏出,固定刻度上的刻度值是以mm为单位;
(2)可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字。
如右图读数时,从固定刻度上读取整、半毫米数,然后从可动刻度上读取剩余部分(最小刻度后应再估读一位),再把两部分读数相加,得测量值。
测量值=6.5+20.3×0.01mm=6.703mm(6.702mm~6.704mm均正确)
例1、读出下列螺旋测微器测量的读数。
1
⑵
3、测量外径还可以使用游标卡尺
1).构造:
如图所示,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.
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1mm.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,其读数见下表:
刻度格数
(分度)
刻度总长度
每小格与1mm的差值
精确度(可准确到)
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
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线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm.
例题:
用游标卡尺可以测量某些工件的外径。
在测量时,示数如图所示,则读数为_____mm
第一步:
x=11mm
第二步:
K=10
第三步:
精度为0.05mm
计算:
(x+K×精确度)mm
=11.50mm
游标卡尺的读数应注意以下几点:
(1)看清精确度
1)例如
易错读成11+4×0.1mm=11.40mm
正确的应为11.4mm,游标卡尺不需估读,后面不能随意加零,也不能随意去零.
2)例如
易错读成10+12×0.05mm=10.6mm,正确的应为10.60mm.
(2)区分零刻度与标尺最前端
例如(如图所示)
易错读成13+10×0.05mm=13.50mm
正确读数为14+10×0.05mm=14.50mm
习题巩固
1.如图所示的两把游标卡尺,它们的游标尺从左至右分别为9mm长10等分、19mm长20等分,它们的读数依次为________mm,________mm.
2.使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,则a、b金属丝的直径分别为________mm,________mm.
2.练习:
读出以下数值。
3.在“测定金属的电阻率”的实验中,需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻R.
(1)请写出测金属丝电阻率的表达式:
ρ=______________.(用上述测量的字母表示)
(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时,刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示,则金属丝长度的测量值为
=__________cm,金属丝直径的测量值为d=__________mm.
(3)在用伏安法测定金属丝的电阻(阻值约5Ω)时,除被测电阻丝外,还有如下供选择的实验器材:
A.直流电源(3.0V)
B.电流表A1:
量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
C.电流表A2:
量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
D.电压表V:
量程0~3V,内阻10kΩ;
D.电压表V:
量程0~15V,内阻50kΩ;
E.滑动变阻器R1:
最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:
最大阻值50Ω;
G.开关、导线等.
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是,应该选用的电压表
是应该选用的滑动变阻器是
(3)一般金属丝电阻较小,为减小实验误差,须选择电流表的哪种接法?
根据所选的器材,在如图所示的方框中画出实验电路图.
(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=5.1Ω,则这种金属材料的电阻率为Ω·m.(保留二位有效数字)
学案:
电路实验3、绘制小灯泡的伏安特性曲线
一、知识要点
1、实验原理:
用测出流过小灯泡的电流,用测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在I-U坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来。
2、实验器材:
学生电源(4V—6V直流)或电池组、小灯泡、电压表,电流表,滑动变阻器、开关、导线。
3、思考:
小灯泡两端电压要求从零开始变大,则滑动变阻器的接法应该如何?
一般实验用的小灯泡通常为“3.8V0.3A”一类小电珠,其在白炽状态下电阻很小,在室温下电阻更小,因此为减小实验误差,电流表应使用外接法还是内接法?
4、绘制实验电路图,并实物连接导线。
5、实验步骤:
1).按图连接好电路。
2).检查无误后,将滑片调节至最左边附近、闭合电键,读出一组U、I值,记录于表格。
3).再调节滑线变阻器的滑片到不同位置,读出十二组不同的U、I值,记录于表格。
4).断开电键,整理好器材。
5).在坐标纸上以I为横轴,以U为纵轴、并选取适当的单位。
6).用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
7).用平滑曲线将各点依次连接起来。
8).分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律.记录表格:
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U
I
六、对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,由欧姆定律可知,对一纯电阻用电器,有I=U/R.因此,当R为定值时,I—U图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压过程中,灯丝温度由室温升高到近2000℃,因此灯丝电阻率有明显增大,故小灯泡的伏安特性曲线应为.(填“直线”、“曲线”)
1.在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中,实验室备有下列
器材供选择:
A.待测小灯泡“3.0V、0.6W”
B.电流表(量程3A,内阻约为1Ω)C.电流表(量程0.6A,内阻约为5Ω)
D.电压表(量程3.0V,内阻约为10kΩ)E.电压表(量程15.0V,内阻约为50kΩ)
F.滑动变阻器(最大阻值为100Ω,额定电流50mA)
G.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)
H.电源(4.0V)I.电键及导线等
(1)为了使实验完成的更好,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变
阻器应选用________.(只需填器材前面的字母即可)
(2)请画出实验电路图.
(3)某同学在实验中得到如表所示的几组数据,其中第7次测量的电压表与电流表示数如图所示,请将其填入表格。
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
3.00
I/A
0.02
0.06
0.10
0.14
0.17
0.19
0.20
(4)在图中绘制伏安特性曲线。
从图中可以看出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是这表面小灯泡的电阻随温度的升高而
学案:
电路实验4、测量电源的电动势和内阻
【实验目的】
测定电池的电动势和内电阻。
【实验原理】
方法一:
如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律列方程组求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。
若测得两组数据(U1,I1),(U2,I2),请列出方程组解出E,r。
方法二:
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-I图象(如图2)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。
【实验器材】
待测电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。
【实验步骤】
1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。
2.把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
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(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。
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。
【注意事项】
1)电源内阻较小,所以电流表要相对于电源外接。
2)在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。
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的抵消,从而提高精确度。
【习题巩固】
1.在“测定电源电动势和内阻”的实验中,某同学根据实验数据,作出了正确的U-I图象,如图所示,其中图线斜率绝对值的物理含义是()
A.短路电流
B.电源内阻
C.电源电动势
D.全电路电阻
2.利用如图a所示的电路图测量电源电动势和内电阻,器材如图b所示,请用实线代表导线,将图b中器材连成实验用电路。
实验时经测量得出的数据如下表,请在图c的方格纸上画出U—I图线。
利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为、。
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
3.某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。
已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为1Ω;电压表(0一3V,3kΩ)、电流表(0~0.6A,1.0Ω)、滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只.
(1)实验中滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。
(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图可较准确地求出该电源电动势E= V;内阻,r Ω。
测量电源电动势和内阻的其他方法
一、认识电阻箱。
滑动变阻器能够改变连入电路的电阻大小,起到连续改变电流大小的作用,但不能准确知道连入电路的电阻值。
如果需要知道连入电路的电阻的阻值,就要用到电阻箱。
电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
在电路图中用符号表示。
电阻箱的读数
上图中的电阻箱有6个旋钮,每个旋钮下方都标有倍率,将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率,从最高位依次往下读,即可得到这时电阻箱的实际阻值。
如上图所示,当时的阻值为20854.8Ω。
二.利用电压表和电阻箱测定电池电动势和内阻(伏阻法)
实验原理:
由闭合电路欧姆定律
,设计如图9所示电路,改变电阻箱R的阻值,测得几组不同的R、U值,获得实验数据。
数据处理:
可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出
图象,如图10所示,据
变形得:
。
由图象可得:
图线纵截距的倒数为电源的电动势,图线横截距倒数的绝对值为电源的内阻,图象的斜率
,即
。
三.利用电流表和电阻箱测定电池电动势和内阻(安阻法)
实验原理:
由闭合电路欧姆定律
,设计如图13所示电路,改变电阻箱R的阻值,测得几组不同的R、I值,获得实验数据。
数据处理:
可以联立方程组,利用公式法和平均值法求出电池电动势和内阻。
也可以画出
图象,如图14所示,据
变形得:
。
由图象可得:
图线斜率为电源的电动势E,纵截距的绝对为电源的内阻r(不计电流表内阻),图线横截距为
。
习题1:
某研究性学习小组利用如图1所示电路测量电池组的
电动势E和内阻r。
根据实验数据绘出如图2所示
的R—1/I图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表
读数,由此可以得到E=V,r=Ω。
2.某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势E和内阻r,R为电阻箱,V为理想电压表,其量程略大于电池的电动势。
实验中通过多次改变电阻箱的阻值R,从电压表上读出相应的示数U,该小组同学发现U与R不成线性关系。
回答下列问题:
1.写出U与R的关系表达式。
2.完成实物连线。
3.为了得到线性关系,你觉得该小组该以什么量作为坐标轴,并说出图像的什么表示电源的电动势和内阻。
4.读出电阻箱的读数