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1、优秀学习资料欢迎下载电学实验原理实验设计的基本思路（一）电学实验中所用到的基本知识在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：IrUEIUR,。由此可见，对于电路中电压U及电流 I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。1电路设计原则 ：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、
2、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。明确目的选择方案选定器材拟定步骤数据处理误差分析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载2电学实验仪器的选择：根据不使电表受
3、损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3 ），以减少测读误差。根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置
4、（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。3测量电路的选择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。VVXVAVXAVUR RURRIRRII测真VAR图 4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载（3）电流表内接法，如图5 所示。误差分析：产生误差的原因：电流表A分压。适用于测大阻值电阻，即Rx远大于 R
5、A时。（4）内、外接法的选用原则计算临界电阻：若 RxR0，待测电阻为大电阻，用内接法若 RxR0，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。方法二：在VR、AR均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将a 端与 b、c 接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。2、滑动变阻器应用分析滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查. 如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点. 滑动
6、变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2 所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载 RL的电压、电流强a b c VVAXAAAUUURRRRII测真R待AV图 5 0AVRR Ra VAR待b 图 6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法 . 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载 RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相 同 条 件 下 电 路消耗的总功率限 流 接法0RRRLLEULE 0RRELI
7、LLREEIL分压接法0ULE0ILLREE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小限流法 . 如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为0LLR EERR. 显然，当 R0RL时，滑动触头在从b 向 a 滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化很快，也不方便读数，只有当RL与 R0差不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用. 在同样能达到目的的前提下，限流法较为省电，电路连接也较为简单. 分压法 . 如图（b）所示，待测电阻上电压调节范围为0E，且 R0相对于 RL越小，R上的电压变化的线性就越
8、好. 当 R0RL时，尽管 UL变化范围仍是 0E，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到E，对测量几乎没有用处 . 因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，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，灵活选取. 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
9、，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时，必须采用分压接法 . 因为按图（ b）连接时，因 RLR0Rap, 所以 RL与 Rap的并联值 R并Rap，而整个电路的总阻值约为R0，那么 RL两端电压 UL=IR并=0RURap，显然 ULRap, 且 Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作. （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）测量时对电路中的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相差不大或 RL略小于
10、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优先采用限流式接法. 例 1：如图 10-3 所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻 R1=R ，电源电动势为 E, 内阻不计 . （1）当 K断开，滑动头 c 移动时， R1两端的电压范围是多少？（2）当 K闭合，滑动头 c 移动时， R1两端的电压范围是多少？图 10-3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 23
11、页优秀学习资料欢迎下载（3）设 R的长度 ab=L, R上单位长度的电阻各处相同，a、c 间长度为 x，当 K接通后，加在 R1上的电压 U1与 x 的关系如何？【审题】 电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键【解析】 （1）若 K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故2EU1E（2）若 K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0U1E（3）U1=I R并，R并=RLRxRLRx, I =LRxLRE)(并得：U1=LxxLELx22【总结】 该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同3实物图的连接： 实物图连线应掌
12、握基本方法和注意事项。注意事项：连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。基本方法：画出实验电路图。分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。画线连接各元件。 ( 用铅笔画线，以便改错 ) 连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方
13、法和顺序。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载（二）定值电阻的测量方法1欧姆表测量： 最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。2替代法： 替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。例 2、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Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻 R0
14、、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。画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。【解析】实验电路如右图所示。将 S2与 Rx 相接，记下电流表指针所指位置。将 S2与 R1相接，保持 R2不变，调节 R1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R1的值，则 R xR1。3伏安法： 伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律），需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标准电阻（电阻箱或一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律 I =U /
15、 R电压表同时可以当电流表使用，同样电流表也可以当电压表用。4伏安法拓展： 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“比较法”来设计实验方案。利用已知内阻的电压表: 利用“伏伏”法测定值电阻的阻值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载例 3、用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值（ 9001000）：电源 E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表 V1
16、，量程为 1.5V，内阻 r1750；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r22500；滑动变阻器 R，最大阻值约为 100；单刀单掷开关 K，导线若干。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Rx 的一种实验电路原理图。【解析】如图所示利用已知内阻的电流表：利用“安安”法测定值电阻的阻值例 4 用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：电流表 A1（量程 250mA, 内阻 r1为 5) ；标准电流表 A2（量程 300mA, 内阻 r2约为 5） ；待测电阻 R1（阻值约为 100） ；滑动变阻器 R2（最大阻值 10） ；电源 E（电动势约为 10V，内阻
17、 r 约为 1） ；单刀单掷开关 S，导线若干。要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载需要直接测量的物理量是_,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是 R1_。【解析】实验电路图如图所示。流表 A1的内阻为 r1，待测电阻 R1的阻值的计算公式是：11211rIIIR两电流表 A1、 A2的读数为 I1、I2和电电压表、电流表混合用例 5 有一电阻 Rx，其阻值在 100200 之间，额定功率为0.25W 。要用伏安法较准确地测
18、量它的阻值，实验器材有：安培表 A1，量程为 50mA ，RA1=100安培表 A2，量程为 1A，RA2=20电压表 V1，量程为 5V，RV1=10k电压表 V2，量程为 15V， RV2=30k 变阻器 R1，变阻范围 020 ，2A 变阻器 R2，变阻范围 01000， 1A 9V电源，电键，导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是：。画出所用实验电路图。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载【解析】允许通过电阻中电流可能的最大值由：RIP2得，mAImAI503521。因为电阻可能
19、为200，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA ， 应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此， 电流表应选 A1。 又因为RUP2, 所以VUVU1.7521。因为电阻可能为100，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压，因此电压表应选 V1。 因为 R1 R2, 且 2A35mA, 所以应选变阻器 R1。 因为 R1Rx所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为xRVARR, 所以应选用外接电路。实验所用电路如图所示（三）电表内阻的测量方法1互测法：电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻：两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一
20、只的内阻：V A V A V1 V2 A2 A1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻：2替代法：3、半值法（半偏法）。半值法是上面比例法的一个特例，测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半值法，电路图如图 10-15 所示。甲图实验时先断开开关S，闭合 S，调整滑动变阻器R01（限流法连接），使电流表 A满度（即指针指满刻度处） ；再闭合 S，调整电阻箱 R1，使电流表 A 的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值 R ，则电流表 A的
21、电阻 rA=R。（测量结果偏小）乙图实验时先闭合开关S 及S，调整滑动变阻器R02（分压法连接），使电压表V满度；再断开S，调整电阻箱R2，使电压表 V 的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表 V的电阻rV=R。（测量结果偏大）例 6（2000 年全国）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，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。R A1 A2 V2 V1 R R 2 1 S A1A R 2 1 S V1V 图 10-15 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
22、 - - - - - -第 11 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载器材（代号）规格电流表（ A1）量程 10mA ，内阻 r1待测（约 40）电流表（ A2）量程 500A，内阻 r2=750电压表（ V）量程 10V ，内阻 r3=10电阻（ R1）阻值约 100，作保护电阻用滑 动 变 阻 器（R）总阻值约 50电池（ E）电动势 1.5V，内阻很小导线若干，电键 K 若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=_ ，式中各符号的意义是 _ 。【解析】如图所示。2121rIIr，I1表示通过电流表 A1的电流， I2表示通过电流表 A2的电流，r2表示电流表 A2的内阻。【备
23、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。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。例 7 （20XX年全国、）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：待测电压表（量程 2V，内阻约 4k）；电流表（量程 1.2mA ，内阻约 500）；直流电源E （电动势约 2.4V，内阻不计）；固定电阻3 个：R1=4000，R2=10000，R3=15000；电键 S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。试从 3 个固定电阻中选用1 个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出
24、测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）电路接通后，若电压表读数 为U，电 流表 读 数 为I，则 电 压 表内阻 RV R1 SEV mA 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载=_。【解析】实验电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻并R2000，电压表读数UmAREr并R并50020004.220001.921V，电流表读数 I mArRE并50020004.20.00096A0.96mA 0.6mA ，R1符合要求，同理可得 R2、R3不符合要求，故选R1。电路接通后，
25、通过R1的电流 I11RU，则通过电压表的电流为I2I I1I 1RU，所以电压表的内阻RV2IU11RUR IU【备考提示 】本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。【变式题】例 8（20XX年全国）现要测定一个额定电压4V、额定功率 1.6W的小灯泡（图中用 表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V4V。现有器材：直流电源E（电动势 4.5V，内阻不计），电压表（量程 4.5V，内阻约为 4104），电流表（量程 250mA ，内阻约为 2），电流表（量程 500mA
26、 ，内阻约为 1），滑动变阻器R（最大阻值约为 30），电键 S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是，下面两个电路应该选用的是。【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为 I =0.4A，因此电流表应该选用。在伏安法测量过程中，由于V A2 A1 A2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载临界电阻200VARRR大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。4
27、、测电动势和内阻（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。EU1I1r EU2I2r 第二、作 UI 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：连直线的方法：让尽可能多的点在直线上，直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。纵轴截距的含义：电动势E 横轴截距的含义：短路电流I0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）实验误差分析（1）偶然误差： 主要来源于电压表和电流表的读数以及作U I 图象时描点不很准确。（2）系统误
28、差：系统误差来源于未计电压表分流，近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图中实线（a）所示的图象，那么考虑到电压表的分流后，得测出的电源电动势，电源内电到的 UI 图象应是图中的虚线（ b），由此可见，按图所示的实验电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载阻。说明：外电路短路时，电流表的示数（即干路电流的测量值）等于干路电流的真实值，所以图中（a）、（ b）两图线交于短路电流处。当路端电压（即电压表示数）为时，由于电流表示数小于干路电流，所以
29、（ a）、（b）两图线出现了图中所示的差异。 (4) 特殊方法（一）即计算法：画出各种电路图r)(RIEr)(RIE2211122121I-I)R-(RIIE122211I -IRI-RIr(一个电流表和两个定值电阻) rIuErIuE2211211221I -IuI-uIE2112I-Iu-ur ( 一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器) rRuuErRuuE22211121122121Ru-Ru)R-(RuuE21122121Ru-RuR)Ru-(ur(一个电压表和两个定值电阻) 例 9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，
30、电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a） 电流表（量程 0.6A、3A）；（b） 电压表（量程 3V、15V）（c） 定值电阻（阻值 1、额定功率 5W ）（d） 定值电阻（阻值 10，额定功率 10W ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载（e） 滑动变阻器（阴值范围0-10、额定电流 2A）（f ） 滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流 1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择的定值电阻，
31、 R应选择阻值范围是的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是。II 答案：（1）3，0.6 ，1，010。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。解析：由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为 3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几左右，加上保护电阻，最大电流在 0.5A 左右，所以选量程为0.6A 的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取 010能很好地控制电路中的电流和电压，若取 0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于
32、系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测xRR测所以xARRR测当xARR时，xRR测，系统的相对误差很小，可以忽略不计，所以内接法适用于测量高阻值电阻。VxVRVxUUR RRIIIRR测测测测（2）外接法：如图所示，待测电阻的测量值R测：A A 测x V 测x 测V V IV IR A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载显然有：xRR测所以1VxVVR RRRRRRR测测测测
33、当xVRR时，0 xVRR，xRR测，系统的相对误差忽略，所以外接法适用于测量低阻值电阻。（3）试触法选择内、外接法：具体方法是，在如图所示的电路中，改变电表的连接方式，拿电压表的一个接线柱分别接触M 、N两点，观察电压表和电流表的示数变化，如果电流表变化明显，说明电压表内阻对电路影响较大，应采用内接法；如果电压表变化明显，说明电流表内阻对电路影响较大，应采用外接法。二、测量电源电动势和电阻1. 实验原理根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：（1）如图甲所示，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组 U和 I 的值，由可得，。（2）为减小误差， 至少测出六组 U和 I 值，且变化范围要大些，
34、然后在 UI 图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E，如图乙所示。2. 实验步骤（1）恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端。（2）闭合开关 S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数。（3）将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数。（4）继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数。（5）断开开关 S，拆除电路。（6）在坐标纸上以 U为纵轴，以 I 为横轴，作出 U I 图象，利用图象求出E、r 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师
35、归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载3. 实验误差分析（1）偶然误差： 主要来源于电压表和电流表的读数以及作U I 图象时描点不很准确。（2）系统误差：系统误差来源于未计电压表分流，近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图中实线（a）所示的图象，那么考虑到电压表的分流后，得测出的电源电动势，电源内电到的 UI 图象应是图中的虚线（ b），由此可见，按图所示的实验电路阻。说明：外电路短路时，电流表的示数（即干路电流的测量值）等于干路电流的真实值，所以图中（a）、（b）两图线交于短路电流处。当路端电
36、压（即电压表示数）为时，由于电流表示数小于干路电流，所以（ a）、（ b）两图线出现了图中所示的差异。 4. 注意事项（1）电流表要与变阻器靠近，即电压表直接测量电源的路端电压。（2）选用内阻适当大一些的电压表。（3）两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差。（4）尽量多测几组 U 、I 数据（一般不少于6 组），且数据变化范围要大些。（5）作 UI 图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布在直线两侧。5. 数据处理的方法（1）本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U 、I 值，作 U I 图象，所得图线延长线与U轴的交
37、点即为电动势E，图线斜率的值即为电源的内阻r，即。（2）应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如图（甲）所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及作出的图线误差较大。为此，可使纵轴不从零开始，如图（乙）所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些。此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载6. 实验仪器的选择本实验的系
38、统误差来源于未计电压表的分流。为减小该误差，需要减小电压表的分流。减小电压表分流的方法有二方面，一是选取阻值范围小的滑动变阻器，二是在满足量程要求的前提下选取内阻较大的电压表。由于选用了阻值范围小的滑动变阻器，所以电路中电流较大，因而，还需要滑动变阻器的额定电流较大。综上所述，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值范围较小而额定电流较大；电压表的选择原则是：在满足量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择需根据电源电动势和选用的滑动变阻器来确定。三、多用表的使用：欧姆表的改装：（1）主要部件：表头、可调电阻、电源、红黑表笔等。电路如图。（2）原理：由闭合电路欧姆定律得：0ggIRRr，0 xg
39、xIRRrR，xR与 I 不成正比，gII时，0 xR。（3）刻度盘的特点：零刻度线在最右端，从右向左读数；刻度不均匀，前疏后密。中值电阻附近误差小。注：因欧姆表示数为零时：0ggIRRr，中值时：02ggxIRRrR，则0 xgRRRr。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载（4）使用方法：首先机械调零；再欧姆调零，即两表笔直接短接，调整0R，让指针指在欧姆表盘最右端零刻度处；连接被测电阻，读出刻度盘示数R，xRkR，其中 k 为档位倍数。若指针偏右，需缩小倍数，选k 小的档位；若指针偏左，需放
40、大倍数，选 k 大的档位。每换一次档位，需重新调零。四、测定金属的电阻率【实验目的 】学会用螺旋测微器的使用和读数，学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率. 【实验原理 】用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l ，用螺旋测微器测量导线的直径 d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律lSR，金属的电阻率lRdlRS42. 【实验器材 】待测金属导线；米尺；螺旋测微器；电流表；电压表；直流电源；电键；滑动变阻器；导线若干. 【实验步骤 】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 23 页优秀学习资料欢迎下载1. 用螺旋测微器在待测
41、金属导线上的三个不同位置 各测一次直径，求出其平均值d；2. 按电路图连接电路 , 调节滑动变阻器的滑片使其接入电路中的阻值最大 ；3. 用毫米刻度尺测量接入电路中和待测金属导线的有效长度 ，反复测量三次，求出其平均值l ；4. 电路经检测查确认无误后，闭合电键, 改变变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和 U的值，记入记录表格. 断开电键，求出导线电阻R的平均值；5. 将测得的 R 、 l 、d 的，代入公式lRdlRS42中，计算金属导线的电阻率；6. 拆除电路，整理实验器材。【注意事项 】1. 测金属直径时，应用螺旋测微器在导线的三个不同的位置上各测量一次，求出其平均
42、值；2. 导线的长度是指接入电路的导线的有效长度（而不是金属丝的总长度），并且测量三次，求出其平均值；3. 用伏安法测电阻时，应测出几组电流、电压值，求出电阻的平均值；4. 测电阻时电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免电阻丝因发热升温导致电阻率增大，影响测量的准确性。【误差分析 】注意本实验误差的来源：直径的测量，长度的测量，测量电路中电流表及电压表的内阻对电阻测量的影响，通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化由于本实验采用电流表外接法，所以R测R真，由lSRx，所以测真精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 23 页