1、高中物理电学实验综述.txt 等余震的心情，就像初恋的少女等情人，既怕他不来，又怕他乱来。 听说女人如衣服，兄弟如手足，回想起来，我竟然七手八脚地裸奔了二十多年！今天心情不好，我只有四句话想说，包括这句和前面的两句，我的话说完了！电学实验论述与练习 一、实验仪器的读数高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是 10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字） ；凡仪器最小刻度不是 10 分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是
2、按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。【例 1】下图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的 0-3V 量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的 0-15V 量程，那么电压表度数又为多少？解：0-3V 量程最小刻度是 0.1V，是 10 分度的，因此要向下估读一位，读 1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成 1.14V-1.17V 之间都算正确） 。0-15V 量程最小刻度为 0.5V，不是 10 分度的，因此只要求读到 0.1V 这一位，所以读
3、5.7V（5.6V-5.8V 之间都算正确） 。【例 2】下图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。解：电阻箱面板上有 6 个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为84580.2。如：（04 北京理综）电阻箱各旋钮的位置如右图所示，电阻箱 R 的阻值是_。解析：电阻箱的读数方法是：每挡指示数字乘以相应倍率后相加的总和，所以 86.3。二、恒定电流实验常规1伏安法测电阻伏安法测电阻有 a、b 两种接法，a 叫（安培计）外接法，
4、b 叫（安培计）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果被测电阻阻值为 Rx，伏特表和安培表的内阻分别为 RV、RA，若，则采用外接法。若，则采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接 a 点，而将右端第一次接 b 点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。 （这里所说的变化大，是指相对变化，即 I
5、/I 和 U/U） 。2滑动变阻器的两种接法滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面 a、b 两图表示：a 叫限流接法，b 叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻 RX 上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。3实物图连线方法无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路（伏安法部分）接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接
6、线柱并选择正确的量程，滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处） 。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的分布，将伏安法部分接入该两点间。 测定金属的电阻率由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由
7、于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。【例 3】在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约 0.8m，直径小于 1mm，电阻在 5 左右。实验主要步骤如下：用_测量金属导线的长度 l，测 3 次，求出平均值；在金属导线的 3 个不同位置上用_测量直径 d，求出平均值；用伏安法测量该金属导线的电阻 R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用 0-0.6A 量程，内阻约 1；伏特计要求用 0-3V 量程，内阻约几k；电源电动势为 6V；滑动变阻器最大阻值 20。在闭合电键前，滑动变
8、阻器的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为 =_。解：米尺；螺旋测微器；测量部分用安培表外接法，电源部分用限流电路或分压电路都可以，电阻率 。把电流表改装为电压表用图（a）测定电流表内阻 rg，方法是：先断开 S2，闭合 S1，调节 R，使电流表满偏；然后闭合 S2，调节 R/，使电流表达到半满偏。当 R 比 R/大很多时，可以认为 rg=R/。 （当 R比 R/大很多时，调节 R/基本上不改变电路的总电阻，可认为总电流不变，因此当电流表半满偏时，通过 R/的电流也是满偏电流的一半，两个分路的电阻相等） 。实际上，S2 闭合后，总电阻略有减小，总电流略有增大，
9、当电流表半满偏时，通过 R/的电流比通过电流表的电流稍大，即 R/比 rg 稍小，因此此步测量的系统误差，总是使 rg 的测量值偏小。其中 R 不必读数，可以用电位器，R/需要读数，所以必须用电阻箱。根据 rg、Ig 和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻 R1 的值。用（b）图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每 0.5V 校对一次，所以电压要从零开始逐渐增大，因此必须选用分压电路。 百分误差的计算：如果当改装电压表示数为 U 时，标准电压表示数为 U / ，则这时的百分误差为|U-U / | / U /。如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大，则应该适当增大 R1 的阻值（使
10、表头的分压减小一些） ，然后再次重新进行校对。【例 4】 （04 年科研）一个电压表 VA 的内阻 RA1000，量程为 1.0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为 3.0V 的电压表。改装后，再用一量程为 3.0V 的精确的电压表 VB 对其所有刻度进行校准。除了这两个电压表 VA、VB 外，还有下列一些器材电源 E（电动势约为 6V，内阻较小）变阻器 R（总电阻约 10）电阻箱 R0（19999）电键 K 导线若干（1）图是以上器材和两个电压表 VA、VB 的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路。（2）图中电阻箱的取值等于 （3）用上述电压表 VB 和改装后并已校
11、准过的电压表（以下称为 VC）以及一个电键和一些导线，去测量一个电动势大约为 2V 的电源的内阻 r。写出简要测量步骤，并用测得的量写出 r 的公式。解：答案： 如图所示 2000将电压表 Vc 通过电键、导线与电源连接，读出 VC 上的示数 UC；再将电压表 Vc 和 VB串联，通过电键、导线与电源连接，读出 VC 上的示数 UC和 VB 上的示数 UB。r =（）6用多用电表探索黑箱内的电学元件。设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。测量步骤和判定：用直流电压挡测量，A、B、C 三点间均无电压；说明箱内无电源。用欧姆挡测量，A、C 间正、反接阻值不
12、变，说明 A、C 间有一个电阻。用欧姆挡测量，黑表笔接 A 红表笔接 B 时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在 AB 间，也可能在 BC 间，如右图中两种可能。用欧姆挡测量，黑表笔接 C 红表笔接B 测得阻值比黑表笔 A 红表笔接 B 时测得的阻值大，说明二极管在 AB 间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。三、练习用多用电表测电阻使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的
13、量程刻度。 （如测量 20mA 左右的直流电流，应将选择开关对准左边 100mA 量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为 10 的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘 10，得测量结果。 ）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为 200 就应该选10 的倍率。进行欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（
14、即指针所指的刻度值太大） ，应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小） ，应该减小倍率重新调零后再测。使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。四、练习题1.在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如下。E 为电源，其电动势为 E。R1 为总阻值较大的滑动变阻器。R2 为电阻箱。A 为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻 RA：闭合 K1，断开 K2，调节 R1，使电流表读数等于其量程 I0；保持 R1 不变，闭合 K2，调节 R2，使电流表读数等于 I0/2；读出 R2 的值，则 RA=R
15、2。按照电路图在右边实物图所给出的实物图中画出连接导线。若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小？2.如图所示，一只黑箱有 A、B、C 三个接线柱，规定每两个接线柱间最多只能接一个电器元件。并且已知黑箱内的电器元件是一只电阻和一只二极管。某同学利用多用电表的欧姆挡，用正确的操作方法依次进行了 6 次测量，将每次红、黑表笔的位置和测得的阻值都填入了下表。红表笔接AABBCC黑表笔接BCACAB测得阻值()10010k10010.1k90190由表中的数据可以判定：电阻接在_两点间，阻值为_。二极管接在_两点间，其中正极接在_点。二极管的正向阻值为_
16、，反向阻值为_。3.如下图所示，盒内有导线和几只阻值相同的电阻组成的电路，盒 外四个接线柱为 1、2、3、4，已测得接线柱间的电阻关系为：R1，2=1.5 R1，3=3R2，4，而 3、4 两个接线柱间没有明显的电阻，试画出图中方框内电路结构（要求所用的电阻个数最少）4 （04 浙江理综）图中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为 5多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下： 若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：_，_，_。全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。无论用多用电表进行何种测量（限于直流） ，电流都应该从色_表笔经_插孔流入电表。1
