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1、高中物理电学试验【学问梳理】一、 描绘小灯泡的伏安特性曲线、伏安法测电阻、测量电阻的电阻率考虑：1） 电压表、电流表的量程的选择；2） 电流表的内外接；3） 滑动变阻器的分压限、流接法：用分压接法时，滑动变阻器应中选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应中选用阻值和被测电阻接近的；4） 电流表的内外接产生误差的缘由；5） 游标卡尺与螺旋测微器读数：游标卡尺不估读，螺旋测微器估读；1、试验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出UI曲线。2、
2、试验步骤（1）、适中选择电流表，电压表的量程，采纳电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好试验电路图。（2）、滑动变阻器采纳分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S。（3）、变更滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；（4）、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。（5）、拆去试验线路，整理好试验器材。3、留意事项（1）、因本试验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采纳分压接法；（2）、本试验中，因
3、被测小灯泡电阻较小，因此试验电路必需采纳电流表外接法；（3）、电键闭合后，调整变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压渐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调整滑片时应留意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；（4）、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；（5）、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应当适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线肯定用平滑的曲线，不能画成折线。4、误差分析（1）、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；（2）、描绘IU线时作图不精确造成的偶尔误差。5、学问延长5.1AA测Ax测VV 电流表的解法：（1
4、）内接法：如图所示，待测电阻的测量值：明显所以测x测VVIVIRA当时，系统的相对误差很小，可以忽视不计，所以内接法适用于测量高阻值电阻。（2）外接法：如图所示，待测电阻的测量值：明显有：所以当时，系统的相对误差忽视，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：详细方法是，在如图所示的电路中，变更电表的连接方式，拿电压表的一个接线柱分别接触M、N两点，视察电压表和电流表的示数变更，假如电流表变更明显，说明电压表内阻对电路影响较大，应采纳内接法；假如电压表变更明显，说明电流表内阻对电路影响较大，应采纳外接法。5.2 滑动变阻器的限流接法和分压接法：电路负载上电压调整范围负载上电流
5、调整范围闭合开关前触电所处位置一样条件下消耗的总功率限流接法RLR0Sabr0Pb端分压接法RLR0Sabr0Pa端比拟分压电路调整范围大分压电路调整范围大都为了爱护负载电路限流电路能耗小滑动变阻器的两种电路连接都能限制调整负载的电流和电压，但在一样条件下调整效果不同，实际应用中要依据详细状况恰当的选择限流接法和分压接法。（1）通常状况下（满意平安条件），由于限流电路能耗较小，电路构造简洁，因此应优先考虑。（2）在下列状况下必需采纳分压接法。要使某局部电路的电压或电流从零开场连续调整，只有分压接法才能满意。假如试验所供应的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采纳限流接法，无论怎样调整，
6、电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了爱护电表或其它元件，必需采纳分压接法。伏安法测电阻试验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采纳限流接法，待测电阻上的电流（或电压）变更很小，不利于屡次测量求平均值或用图像处理数据，也起不到爱护用电器的作用，应选用分压接法。6、游标卡尺与螺旋测微器读数6.1 游标卡尺10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的间隔 为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间间隔 小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数
7、精确到0.1mm。20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的间隔 为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间间隔 小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数精确到0.05mm。0123456789001234567891050分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的间隔 为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间间隔 小0.02mm。这种卡尺的刻度是特别的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以精确到0.02mm。如右图中被测圆柱体的直径为2.250cm。要留意：游标
8、卡尺都是依据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。6.2螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。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局部（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两局部读数相加，得测量值。上图中的读数应当是6.702mm。50202515二、 电压表和电流表改装考虑：1） 电流表改装并联小电阻；2） 电压表改装串联大电阻；1、电流表原理和主要参数电流表G是依据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原
9、理制成的，且指什偏角与电流强度I成正比，即kI，故表的刻度是匀称的。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，此时指针到达满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg2、半偏法测电流表内阻Rg方法：合上S1，调整R的阻值，使电转到满流表指针刻度，再合上开关S2，调整R的阻值（不行再变更R），使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为Rg = R。 条件: 当 R比R大许多2.1电流表半偏法测内阻的误差分析用如图1所示的电路测电流表的内阻时，设电流表的满偏电流为，则开关断开时开关闭合时，有 得 明显，即的测量值小于
10、真实值相对误差为 2.1减小误差为使试验误差较小，必需使3、电压表的改装（1）原理：很小，不能干脆换刻度测电压，须要串联一个如图所示的分压电阻。（2）分压电阻的计算：由串联电路的特点知：则：因为电压扩大表头量程的倍数：所以注：一样的表头改装成的不量程的电压表串联，指针偏转角度一样。4、电流表的改装（1）原理：很小，不能干脆换刻度测电流，须要并联一个如图所示的分流电阻。（2）分流电阻的计算：由并联电路的特点知则：因为电流扩大表头量程的倍数：所以注：一样表头改装成量程不同的电流表并联，指针偏转角度一样。 三、 测量电源电动势和电阻考虑：1） 电压表、电流表的量程的选择；2） 电流表的内接，即电压表
11、干脆测量电源的路端电压；3） 滑动变阻器、电压表的选择；1. 试验原理依据闭合电路的欧姆定律，其方法有：（1）如图甲所示，变更变阻器的阻值，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，且变更范围要大些，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. 试验步骤（1）恰中选择试验器材，照图连好试验仪器，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，登记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挪动至某位置，登记此时电压表和电流表的示数。（4）接着挪动滑动变阻器
12、的滑动触头至其他几个不同位置，登记各位置对应的电压表和电流表的示数。（5）断开开关S，撤除电路。（6）在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴，作出UI图象，利用图象求出E、r。3. 试验误差分析（1）偶尔误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不很精确。（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。事实上电流表的示数比干路电流略小。假如由试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，得到的UI图象应是图中的虚线（b），由此可见，按图所示的试验电路测出的电源电动势，电源内电阻。说明：外电路短路时，电流表的示数（即干路电流的测量值
13、）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（a）、（b）两图线出现了图中所示的差异。 4. 留意事项（1）电流表要与变阻器靠近，即电压表干脆测量电源的路端电压。（2）选用内阻适当大一些的电压表。（3）两表应选择适宜的量程，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），且数据变更范围要大些。（5）作UI图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点匀称分布在直线两侧。5. 数据处理的方法（1）本试验中，为了减小试验误差，一般用图象法处理试验数据，即依据各次测
14、出的U、I值，作UI图象，所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的值即为电源的内阻r，即。（2）应留意当电池内阻较小时，U的变更较小，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，可使纵轴不从零开场，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肯定值，即为内阻r。6. 试验仪器的选择本试验的系统误差来源于未计电压表的分流。为减小该误差，须要减小电压表的分流。减小电压表分流的方法有
15、二方面，一是选取阻值范围小的滑动变阻器，二是在满意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，因此，还须要滑动变阻器的额定电流较大。综上所述，本试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：在满意量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择需依据电源电动势和选用的滑动变阻器来确定。四、 多用表的运用：考虑：1） 电路电流红表笔流入、黑表笔流出；2） 机械调零、欧姆调零操作；3） 刻度盘读数；4） 每换一次档位，需重新调零;5） 运用完毕后将开关旋转至OFF或沟通高压挡； 欧姆表的改装：（1）主要部件：表头、可调电阻
16、、电源、红黑表笔等。电路如图。（2）原理：由闭合电路欧姆定律得：， ，与不成正比，时，。（3）刻度盘的特点：零刻度线在最右端，从右向左读数；刻度不匀称，前疏后密。中值电阻旁边误差小。当红、黑表笔不接触时（右图），相当于被测电阻，此时电流表的电流为零，所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“ ”位置。注：因欧姆表示数为零时：，中值时：，则中值电阻（电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的Rx叫中值电阻）为。（4）运用方法：首先机械调零；再欧姆调零，即两表笔干脆短接，调整，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，其中为档位倍数。若指针偏右，需缩小倍数，选小的档位；若指针偏左，需放大倍数，选大的档位。每换一次档位，需重新调零。