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1、学习必备 欢迎下载 高中物理电学实验基础 一、电表、电表的改装 1.灵敏电流表 G（1）三个主要参数 内阻 Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。满偏电流 Ig:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。满偏电压 Ug:电流表通过 Ig 时两端的电压，大约零点几伏。（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知 Ug=IgRg 注意：电表就是电阻。2.电压表（1）电压表的改装 电流表 G 的电压量程 Ug=IgRg，当改装成量程为 U 的电压表时，应串联一个电阻 R 分去多余的电压 U-Ug，电阻 R 叫分压电阻。（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R 3.电流表的改装 电流表 G 的电压量
2、程 Ug=IgRg，当改装成量 程为 I 的电流表时，应并联一个电阻 R 分去多余的电流 I-Ig，电阻 R 叫分流电阻。（2）电流表的内阻：RA=RgR/(R+Rg)4.电流表改装成欧姆表 原理：闭合电路的欧姆定律 如图 1 所示，当红、黑表笔短接时，调节 R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：当两表笔间接入电阻 Rx 时，电流表的电流为：()ggggggUUUIRRUURRUg据串联电路的特点得：解得：G RIUg U G R I U-Ug R()gggggggUI RIIRI RRII 据并联电路的特点得：解得：I-I g UG RIR
3、ggEIRRrxgxEIRRrR G+R E r 红表笔 黑表笔 图 1 学习必备 欢迎下载 当 Rx 改变时，Ix 随着改变，将电流表表盘上 Ix 处表上对应的 Rx 值，就构成了欧姆表。中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻 R 中R 内R+Rg+r 因 Ix 与 Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。二、滑动变阻器的两种接法 1.限流接法 如图 2 所示。用电器 Rx 的电压调节范围：电路消耗的总功率为：EI 限流接法的选用原则：测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻 Rx 与 R 接近时。电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法
4、的要求时。两种方法都满足时优先选用限流接法。2.分压接法 如图 3 所示 Rx 电压调节范围 0UxE。开关闭合前，P 应在 a 端。分压接法的选用原则：测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。待测电阻 Rx 远大于 R，且要求电压变化范围较大时。采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过 Rx 的额定值或电表量程时。三、电阻的测量 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。G+R E r 红表笔 黑表笔 Rx(0)xERxUE rRxRVVXVAVX
5、AVUR RURRIRRII测真RP a S E 图 2 S a R E Rx P 图 3 V A R图 4 几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构
6、成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 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 RA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。试触法确定内外接法：在不知道 RV、RA、RX的大致值时，可用试触法，如图 6 所示触头分别接触 a、b 两点：若 V 变化大，说明 A 分压大，应用外接法；若 A 变
7、化大说明 V 分流大，应用内接法。例 1：某同学欲测一电阻 Rx 的阻值（约为 300）可供选择的仪器有：电流表 A1，量程 10mA;电流表 A2，量程 0.6A;电压表 V1，量程 3V;电压表 V2，量程 15V；电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路，闭合 S1后，把开关 S2拨至 a 时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的 4/5 处；再把开关 S2拨至 b 时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的 3/4 处；该同学在实验中所选电压表的量程为（）所选电流表的量程为（）Rx 的测量值为（）。2.安安法测电阻 若电流表内阻已知，则可当作电流表、电
8、压表及定值电阻来使用.（1）如图 7 所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻 R1，则可测得 A2的内阻 R2=I1R1/I2.（2）如图 8 所示，当两电表的满偏 UA2UA1时，A1串联一电阻 R1，同样则可测得 R2的内阻 R2=I1（R1+R0)/I2.例 2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表 A1（量程250mA，内阻 r1=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（最大阻值为 10）；电源 E（电动势约为 10V，内阻 r 约为 1）；开关 S，导线若干。（1）要求方法简
9、捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是（）用测的量表示待测电阻 R1的阻值的计算公式是（）3.伏伏法测电阻 若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。（1）如图 9 所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知 V1的内阻 R1，则可测得 V2的内阻VVAXAAAUUURRRRII 测真R待 A V 图 5 0AVRR RA Rx V S1 S2 a b R a V A R待 b 图 6 A1 A2 图 7 A2 A1 R0 图 8 V2 V1 图 9 V1 V2 R图 10 几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十
10、微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 R2=U2R1/U1.（2）如
11、图 10 所示，当两电表的满偏电流 IV2IV1时，V1并联一电阻 R0，同样则可测得 R2的内阻为 例 3.用以下器材测量一待测电阻 Rx 的阻值（9001000）：电源 E（电动势约为 9V，有一定内阻）；电压表 V1（量程 1.5V，内阻 r1=750);电压表 V2（量程 5V，内阻 r2约为 2500);滑动变阻器 R（最大阻值为 100）；开关 S，导线若干。（2004 年全国）（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的 1/3，试画出实验中测量电阻 Rx 的几种原理图。（2）若电压表 V1的读数为 U1，V2的读数为 U2，则用已知量和测的量表示待测电阻 Rx 的阻值的计算公式是：
12、4.电阻箱或定值电阻当电表用（1）电阻箱作电压表用，如图 11 所示：可测得电流表A2的内阻 R2（I1-I2)R/I2 图中电阻箱 R 可测得电压为（I1-I2)R（2）电阻箱作电流表用 如图 12 所示，若已知 R 及 RV,则测得干路电流为：5.比较法测电阻 如图 13 所示，测得电阻箱 R1的阻值及 A1表、A2表的示数 I1、I2，可得 Rx=I2R1/I1.若考虑电表内阻的影响，则：I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)6.替代法测电阻 如图 14 所示，S 接 1，调节 R2，读出电流表示数为 I；S 接 2，保持 R2不变，调节电阻箱 R1，使电流表示数也为 I。由上可得：
13、RX=R1 该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。7.半偏法测电阻（1）半偏法测电流表内阻 方法一：如图 15 所示，测电流表 G 的内阻：将电阻箱 R 的电阻调到 0；闭合 S 调节 R0，使电流表 G 达到满偏电流 I0；保持 R0不变，调节 R 使电流表 G 示数为 I0/2；由上可得 RG=R 注意：当 RGR0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。方法二：如图 16 所示测量电流表 A 的内阻 221110URUURRVUUIRR图 15 S G R R0 A2 A1 R 图 11 I R RV V 图 12 Rx A2
14、A1 U R1 图 13 RRS R1 2 图 14 几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线
15、性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 断开 S2，闭合 S1，调节 R0，使 A 表满偏为 I0;保持 R0不变，闭合 S2，调节 R，使电流表读数为 I0 由上得 RA=R 注意：当 R0RA时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。电源电动势宜大一些。（2）半偏法测电压表内阻 方法一：如图 17 所示，测电压表 V 的内阻：闭合 S,将电阻箱 R 的电阻调到 R1时，测得电压表示数为 U1；调节电阻箱阻值为 R2，使电压表 V 的示数为 U1/2；由上可得 RV=R2-2R1 方法二：如图 18 所示，测电压表 V 的内阻：将滑动
16、变阻器的画片 P 滑到最右端，电阻箱 R 的阻值调到最大；闭合 S1、S2，调节 R0，使电压表示数指到满刻度；打开 S2，保持 R0不变，调节 R，使电压表示数指到满刻度的一半；由上可得 RV=R 8.欧姆表测电阻，如图 19 所示：机械调零 选档 欧姆调零 测电阻 Rx.改换档位 重新欧姆调零 测电阻 注意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/32/3 的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。9.消除电表内阻对测量结果的影响 例 4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写
17、出待测电阻 Rx 的表达式。先将 S1闭合。将 S2与 1 闭合，调节 R，读出电压表读数 U1，安培表读数 I1 R A S1 SR图 16 R 1 Rx 2 A V S2 R0 S1 V R E r=0 S 图 17 S1 R0 R S2 V 图 18 G+R E r 红表笔 黑表笔 欧姆调零 G+R E r 红表笔 黑表笔 Rx 测电阻 图 19 几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应
18、并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 根据上述测量结果，算出 Rx 四、实物图连线 要求：导线不能有交叉、分支，导线必须接在 接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。例 5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：电源
19、：12V，内阻不计；电流表：00.6A，03A，内阻可忽略；电压表：03V，015V，内阻很大；滑动变阻器；阻值范围 020，允许最大电流 1A；开关一个，导线若干。实验时要求加在灯泡两端的电压可从 0V 调到 12V.请在右框中画出实验电路图.按画出的电路图，在下面图 3 的实物图上连接.某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图 4 所示。某次测量时，电流表指针位置如图 5所示，电流表读数为 A，此时小灯泡的实际功率为 W。练习：1.现有器材：电压表（量程 3V，内阻约几千欧），电压表（量程 15V，内阻约几十千欧），定值电阻（3.0kW），滑动变阻器 R（01750W），直流电源（约 6V，内
20、阻不计），开关、导线若干，要求利用这些器材测量电压表的电阻值（1）在方框中画出实验电路图（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达 式为 r _ 式中各直接测得量的意义是：2.用伏安法测定一个阻值约 1k的电阻，要求测量结果尽量准确（1）下列器材中应选用的是（用字母代号表示）A电池组（6V，内阻很小）B电流表（010mA，内阻 10）C电流表（01mA，内阻 100）D电压表（03V，内阻 5k）E电压表（06V，内阻 10k）F滑动变阻器（020，1A）练习 1 图 几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间
21、的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 G滑动变阻器（0200，0.3A）H开关、导线（2）在方框中画出实验电路图。（3）将实物连接成
22、实验电路。3.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，采用的仪器有：电源 E（电动势 6V，内阻不计）；额定电压 4.0V 的小灯泡 L；电流表 A（量程 0.6A，内阻约 2）；电压表表 V（量程 5V，内阻约 15k）；滑动变阻器 R（最大阻值 15）；开关 S，导线若干。实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。I在做实验时，连成的实物电路图如下：请你指出上述实验电路图中的错误之处：请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的 IU 图象。图象是一条曲线而不是直线的原因是；从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是
23、 。4使用万用电表欧姆挡测电阻时：测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“”处；每一次换档位，都要重新进行一次“欧姆调零”；在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。测量时，若指针偏转很小(靠近附近)，应换倍率较大的档位再测。以上做法正确的是（）A B C D 5.测量电流表内阻的电路图如图所示，实验的操作步骤如下：将电阻箱 R 的电阻调到零；闭合开关，调节滑动变阻器 R1 的滑片，使得电流表达到几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装
24、成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 满偏电流 I0；保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为 I0/2；读出电阻箱的电阻值 Rx，可以认为电流表的内阻 rRx。关于此实验的操作方面
25、：（1）请用铅笔线代表导线，将示意图中的实物连成测量电路。（2）已知电流表的量程是 2mA，内阻约是 40。电池的电动势约为 6V。可供选择的滑动变阻器有（A）阻值 010，额定电流 2A （B）阻值 050，额定电流 1.5A；可供选择的电阻箱有 （C）阻值 099.9 （D）阻值 0999。为了比较准确地测量出电流表的内阻，应选用的滑动变阻器 R1是 ；电阻箱 R是 。（填仪器前的字母代号）（3）本实验中电流表的测量值 r 测与电流表内阻的真实值 r 真相比，有()(A)r测r真 (B)r测r真 (C)r测r真 (D)r测可能大于，也可能小于 r真 （4）如果提高电池的电动势，用此电路测出
26、的电流表的内阻的误差将 。（填“增大”、“减小”或“不变”）A R S R1+-几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻
27、即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图学习必备 欢迎下载 习题答案 例 1、3V、10mA、320 例 2、答案：（1）原理图如图所示。（2）设两电流表 A1和 A2的读数为 I1、I2，待测电阻 R1阻值的计算公式为：例 3、答案：（1）原理图如图所示：（2）待测电阻 RX阻值的计算公式为：例 4、答案：将 S2与 2 闭合，调节 R，读出电压表读数U2，电流表读数 I2 例 5、答案：电路图如右图所示 电流表选 0.6A 量程，电压表选 15V 量程。实物图连接如下图所示：0.40 2.4 11121IRrII2111UURxrU1212xU
28、URII几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接
29、法限流接法如图学习必备 欢迎下载 练习 1、（1）如右图 （2）（3）U1为电压表 V1的示数，U2为电压表 V2的示数 练习 2、【答案】（1）ABEFH （2）图像注意：分压式和外接法 （3）略 练习 3、【答案】I电流表没有接成外接电路 滑动变阻器没有接成分压电路。见右图 灯丝电阻随温度而改变（灯丝电阻随 I 或随 U 改变亦可）10（9.5到 10.5之间都给分）【答案】（1）图略 （2）A；C （3）A （4）减小 1121RUUUr几十欧到几百欧满偏电流指针批转到最大刻度时的电流大约几十微安到几毫安满偏电压电流表通过时两端的电压大约零点几伏三个参数间的关系由欧姆定律可知注意电表就是电阻电压表电压表的改装电流表的电压量程当改装成量程电流表的电压量程当改装成量程为的电流表时应并联一个电阻分去多余的电流电阻叫分流电阻并联电路的特点得解得电流表的内阻电流表改装成欧姆表原理闭合电路的欧姆定律如图所示当红黑表笔短接时调节使电流表的指针达到满的电流为学习必备欢迎下载红表笔黑表笔图当改变时随着改变将电流表表盘上处表上对应的值就构成了欧姆表中值电阻欧姆表的内阻即为中值电阻中内因与不是线性关系欧姆表表盘刻度不均匀二滑动变阻器的两种接法限流接法如图