电学实验专题复习

word 1 / 10 电学实验专题复习 一、常见电路 1．测电阻电路〔或描绘伏安特性曲线电路，或测量功率电路，或测量电阻率电路〕 〔1〕图1为分压式，外接法 〔2〕图2为限流式，外接法 〔3〕将图1改为分压式，内接法 〔4〕将图2改为限流式，内接法 测电阻电路，共有四种电路 2．测电动势和内阻电路 〔1〕测量电路如图 〔2〕测量方法 第一、计算方法 测两组端电压U和电流I值，然后通过以下式子求解。 E＝U1＋I1r E＝U2＋I2r 第二、作U——I图象方法 通过调节滑动变阻器，取得多组〔U，I〕值，然后在坐标中描点，连成直线 用图象处理问题，须注意以下几点： ①连直线的方法：让尽可能多的点在直线上，直线两如此分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。 ②纵轴截距的含义：电动势E ③横轴截距的含义：短路电流I0

④斜率的含义：电阻。求解方法：r=0IE或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。 3．电流表、电压表改装电路 〔1〕把电流表改装电压表电路 ①用半偏法测电流表的内阻rg。 先将R调到最左端，闭合S1，断开S2，调节R使电流表满偏，然后使R不变，闭合S２调节R’使电流表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’的读数即为电流表的内阻rg。 注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S2而引起总电流的变化，从而减小误差。 ②改装电路 Rx＝U/Ig－rg 其中U为改装后的满偏电压 ③核对电路 调节R，改变电压，比拟改装表和标准表V的读数，并计算百分误差 word 2 / 10 00U

UU

×100% 其中U是改装表的读数，U０是标准表的读数

注：改装电压表和标准电压表并联进展核对 ④表流表内阻误差分析 在半偏法测内阻电路中，当闭合S２时，引起总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R’的电流比电流表电流多，R’的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R’的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。 〔2〕电压表改装电流表电路 ①用半偏法测电压表的内阻 先将R调到最左端，闭合S1和 S2，调节R使电压表满偏，然后使R不变，断开S２调节R’使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’的读数即为电流表的内阻rg。 注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S2而引起总电压的变化，从而减小误差。 ②改装电路 假设改装电压表量程为U，内阻为Rv，改装后的电流表的量程为I，如此并联电阻Rx＝____________ ③核对电路 要求标准表A和改装表串联才能进展核对，其

百分误差的计算方法为00III×100% 注意：将改装电流表和标准电流表串联进展核对 ④电压表内阻误差分析 在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S２时，引起总电阻增大，滑动变阻器两端分得电压将超过原电压表的满偏电压，调节R’使电压表半偏时，R’上的电压将比电压表半偏电压大，故R’的电阻比电压表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大。 二、器材选取原如此 1．准确性原如此：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，假设指针偏转不到满偏角度的１/3，读数误差较大。 2．安全性原如此：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。 3．便于操作原如此：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。 word 3 / 10 三、电路选取 1．电流表内外接法选取 〔１〕根本电路

〔２〕电路的比照 连接方式 误差来源 测量值与真实值关系 适用范围

外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测的电流，故：R测

内接法 电流表分压 电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R测〔３〕判断方法 ①直接比拟法：当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时，应选用外接法；当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时，应选用内接法。

②临界值法：当待测电阻RxVARR

时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当Rx＝VARR时，两种接法均可。 2．滑动变阻器分压式、限流于接法选取 〔１〕根本电路

〔２〕电路的比照 调节范围 限流式电路 分压式电路

电压调节范围 URRURxx ０→U

电流调节范围 xxRURRU ０→xR

U

说明：U为电源端电压，R为滑动变阻器最大电阻，Rx为待测电阻阻值。 〔３〕判断方法 word 4 / 10 ①负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R，须用分压式接法，此时假设采用限流式接法对电路根本起不到调节作用。 ②要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 ③采用限流电路时，电路中的最小电流〔电压〕仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流〔电压〕时，应采用变阻器的分压式接法。 ④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。 ⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。

例1．有一小灯泡上标有“６v，０.6W〞的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图像，所用器材有： A．电流表：0—0.3A，内阻1Ω B．电压表：0—15V，内阻20kΩ C．滑动变阻器：0—30Ω，额定电流2A D．学生电源〔直流9V〕 E．开关一只，导线假设干 为使实验误差尽量减小，试画出合理的实验电路图

例2．在“测定金属的电阻率〞实验中，假设粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω，为减小误差，要求金属丝发热功率P<0.75W，备有的局部器材有： A．6V的电池组 B、电流表〔0—0.6A，内阻0.5Ω〕 C．电流表〔0—3A，内阻0.01Ω〕 D、电压表〔0—3V，内阻1kΩ〕 E．电压表〔0—15V，内阻5kΩ〕 F、滑动变阻器〔0—100Ω，额定电流1A〕 G．滑动变阻器〔0—20Ω，额定电流1A〕 〔1〕上述器材应选用的是________________________。〔用字母代替〕 〔2〕画出实验电路图

例3．一个未知电阻Rx，阻值大约为10k—20k.为了较为准确的测定其电阻值，实验室中有如下器材： 电压表V 〔量程3V、内阻约为3k) (量程15V、内阻约为15 k) 电流表A1 (量程200A、内阻约为100) 电流表A2 (量程5mA、内阻约为10) 电流表A3 (量程0.6A、内阻约为1) 电源 电动势为３V 滑动变阻器R的最大阻值为200 开关S word 5 / 10 a.在实验中电压表量程应选， 电流表应选。 b.为了尽可能减少误差，请你在虚线框中画出本实验的电路图。 c、根据实验的需要用笔滑线代替导线，将图7所需的实物连接起来。

四、伏安法测电阻与电路的延伸设计 1、伏安法 如： 例2 2、比例法 受一些特殊的实验条件限制，比如：电流〔或电压表〕外表上虽有刻度，但无刻度值〔或刻度值模糊〕，这时我们不能直接读出电流或电压，但可根据电流或电压表刻度均匀的特点，通过测量其指针偏转格数用比例法完成测量。 例4：现有一阻值为10.0Ω的定值电阻，一个开关、假设干根导线和一个电压表，该电压表外表上有刻度但无刻度值。要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案，〔电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧〕，要求： 〔1〕画出实验电路图 〔2〕简要写出完成接线后的实验步骤 〔3〕写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_____________。 解析：〔1〕电路图如右图所示。 〔2〕①断开开关，记下电压表偏转格数N1；②合上开关，记下电压表格数N2。 〔3〕设电压表每偏转1格表示U0，当K断开时，由闭合电路欧姆定律得： E＝U1＝N1U0

+ - A2

V

+ - A1

图7 + - A3 word

6 / 10 当K闭合后，有：E＝U2＋rRU2，即E＝N2U0＋rRUN02，联立两式解得：r＝R221NNN。 3、替换法 用“伏安法〞测电阻一般有电流表外接与电流表内接两种线路，因为电流表与电压表本身并非理想电表，这两种线路都存在误差；另一种情况是实验只提供一只电流表或电流表本身读数不准，这时我们可以考虑在保证电表读数不变的前提下，用一定值电阻〔电阻箱〕替换待测电阻，完成实验并提高测量准确性： 例5：在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 〔1〕画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 〔2〕写出主要的实验操作步骤 解析：〔1〕实验电路如右图所示。 〔2〕①将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置 ②将S2与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指针在原位置上，记下R1的值，如此Rx＝R1。

4、伏安法的推广 对一些特殊电阻，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计也有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压〞的功能。 例6：某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供如下可供选用的器材：待测电压表V〔量程3V〕、电流表A1〔量程200uA〕、电流表A2〔量程5mA〕、电流表A3〔量程0.6A〕、滑动变阻器R〔最大值1kΩ、电源E〔电动势4V〕，开关S。 〔1〕所提供的电流表中，应选用________________。 〔2〕为了减少误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图。 解析：因为通过电压表的电流必须由电流表测定，所以电流表与电压表应串联，这实际上就是一种特殊的伏安法，电压表成了一个“可自报电压的大电阻〞，由于电压表内阻在20 kΩ~50kΩ之间，电流表内阻与电压表内阻相比可忽略不计，而滑动变阻器R的阻值远小于电压表内阻，且实验要求测多组数据，因此实验电路中变阻器应接成分压式，这样电压表的电流在80uA～200uA之间，故电流表应

选A1。根据电流表、电压表示数，可求得电压表内阻Rv＝IU

5、比拟法 某些问题中，因实验器材不具备〔缺电流表或电压表〕，或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法〞。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法〞的替代形式——“比拟法〞来设计实验方案。 例7．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，