电流实验部分

1、高三电流学案（2） （实验部分）一 、电学实验器材和电路的选择原则和方法1、测量电路的选择一般方法：被测量电阻的阻值较小时宜用外接法。被测量电阻的阻值较大时宜用内接法。计算法：或：宜用内接法或：宜用外接法或：内外接法均可，此时要结合其它条件进行选用。试触法： ：宜用内接法：宜用外接法：内外接法均可，此时要结合其它条件进行选用。例：（06黑、吉、甘）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V（量程4.5V，内阻约为4×104），电流表A1（量程250mA，内阻

2、约为2），电流表A2（量程500mA，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 。甲： 乙：解：小灯泡的额定电流I=PU=0.4 A=400mA，故电流表应选量程为500mA的；小灯泡的电阻R=U2P=10，由于RRV，故应选电流表外接法故答案为：量程为500mA，甲2、控制电路的选择滑动变阻器必须采用分压法的三种情况要求某部分电路的电压或电流从零开始连续变化如果实验所提供的电压表、电流表的量程或电阻元件允许的最大电流(或电压)较小，当采用限流法时，无论怎样调节，电路中的实

3、际电压(或电流)都会超过电表的量程或电阻元件允许的最大电压(或电流)滑动变阻器的阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值。：分压接法I/mAU/V12345675040302010O图1：限流接法：分压、限流接法均可，此时要结合其它条件进行选用。例：(03上海)图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图_；简要说明理由：_。（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100）。VA图2VA图3AR1R2热敏电阻9V图4在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为

4、70mA，定值电阻R1=250。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻R2的阻值为_。举出一个可以应用热敏电阻的例子：_。解析：(1)甲，测量时电压调节范围较广 (2)5.2，111.8(3)热敏温度计例：有一个小灯泡标有“6V 0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的IU图线，下列器材可供选用：A、电压表（05V，内阻10K）B、电压表（010V，内阻20K）C、电流表（00.3A，内阻1）D、电流表（00.6A，内阻0.4）E、滑动变阻器（30，2A）F、学生电源（直流9V），还有开关和导线（1）实验中选用电压表应选_，电流表应选_，（用序号字母表示

5、）（2）为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图。解析：一、电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额定电压为6V，额定电流为 ，在额定电压下的电阻R=60。为了在实验中安全测量，小灯泡两端所加电压不能超过6V，（通过小灯泡的电流不能超过0.1A），要测IU图线，测量数据中应包含额定电压值。因此电压表应选择B，电流表应选择C。二、电流表内外接法的选择计算 ，大于灯泡的最大阻值60，因此选用电流表外接法。三、控制电路的选择本问题若采用限流电路，电路中的最小电流为： Imin等于小灯泡额定电流，变阻器P无法对电流进行调节，故必须采用分压电路。实验图如图所示 3、实验器材的选择安全性: 指选用的实验器

6、件要能保证实验的正常进行。如线路中的限流电阻必须满足要求，确保电流不能超过允许值；通过安培表的电流或加在伏特表上的电压均不能超过它们的使用量程；通过电源、滑动变阻器的电流不能超过额定值。所有的器件都必须符合实验要求。 精确性: 是指选用的实验器件要考虑尽可能减小实验误差。如果实验原理不考虑电源和安培表的内阻及伏特表的分流作用时，就必须选用内阻小的电源和安培表及内阻大的伏特表；安培表、伏特表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，因为这样可以减小读数的误差；使用欧姆表时宜选用使指针尽可能指在中间刻度附近的倍率档位。方便性：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调

7、节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作，对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用,此时应选用阻值较小的变阻器。 实验要求例：（1）用螺旋测微器测测量金属导线的直径，其示数如图所示，该金属导线的直径为_ mm。（2）用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路。 微安表A（量程200A，内阻约200 )； 电压表V（量程3V，内阻约10k）； 电阻R0（阻值约20k）； 滑动变阻器R（最大阻值50，额定电流1A ) ；电池组E（电动势3V ，内阻不计）； 开关S 及导线若干。答案：（1）1.880 （1.8781.882

8、 均正确）（2）如图所示例：（05广东）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约45。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1）、直流电压表（内阻约5k）、滑动变阻器（020）、开关、导线若干。在图（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。根据电路图，在图（b）的实物图上连线。简要写出完成接线后的主要实验步骤_。图（a）图（b）A30.6V315外接，分压，电流表用3A

9、量程，电压表用3V量程。略 略。例：用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：A、待测电阻Rx（阻值大约为5，额定功率为1W）B、电流表A1（00.6A，内阻0.2）C、电流表A2（03A，内阻0.05）D、电压表V1（03V，内阻3K）E、电压表V2（015V，内阻15K）F、滑动变阻器R1（050）G、滑动变阻器R2（0500）H、蓄电池（电动势为6V）为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表、滑动变阻器应选择_，并画出实验电路图。解析1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为 则电流表选用A1，电压表选用V1 2、确定电流表

10、的内、外接法计算临界电阻 ，RX<R，则安培表必须外接。3、确定控制电路因滑动变阻器的全阻值R0大于被测电阻RX，故首先考虑变阻器的限流接法。限流接法：RX上限流取值范围为：最小： 最大：I额=0.45A那么，滑动变阻器的阻值（滑动头移动时）不得小于 。RX的电压变化范围为0.55V2.25V，安全可行。若采用变阻器的分压接法，因R0>RX，会操作不方便，因此应选择变阻器的限流接法。电路如图所示。 例：有一电阻R ，其阻值大约在40 至50 之问，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组，电动势为9V，内阻忽略不计；电压表V，量程为0至10V，内阻20；电流表A1，量程为0至50m

11、A，内阻约20；电流表A2，量程为0至300mA，内阻约4；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700，额定电流0.3，开关及导线若干实验电路图如图所示，实验中要求多测几组电流、电压厦在实验中应选 电流表和 滑动变阻器 分析与解 首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则，Im0.14A超过了 A1的量程，及假设选电流表 A2，则Im0.18A，未超出A2的量程，故应选电流表A2，这一选择遵循了安全性原则 对滑动变阻器的选择。假没选R1，电路中的最小电流约为 Imin0.06A， 故电路中的电流强度范围为0.06A0.18A又假设选

12、R2，电路中的最小电流约为 Imin0.06A故电路中的电流强度范围为0.005A - 0.18A，因为电流表A2。的量程为0.3，电流强度为0.06时，仅为电流表A2。量程的1/5，如果移动滑动变阻器阻值再增大，其电流表的示数将更小，读数误差会更大，因此对于 R2而言，有效的调节长度太小，将导致电流强度值随滑动片位置的变化太敏感调节不方便，故应选滑动受阻器R1，这一选择就遵循了方便性原则 二、多用电表1、多用电表是一种比较常用的电学仪器，它可以用来测交流电压、直流电压、直流电流和电阻多用电表测电阻的欧姆挡的设计原理是闭合电路欧姆定律，它是一种用电流的大小间接表示电阻阻值的测量仪表它的结构如图

13、922所示设两表笔接被测电阻Rx，由I=E/(Rg+R+r+Rx)知，I随Rx而变化如果在表面刻度盘上直接标上与I 相对应的Rx值，就成为欧姆表由于I和Rx是非线性关系，所以欧姆表刻度不均匀当红黑表笔短接时，I=E/(Rg+R+r)，可调R使I=Ig所以表头满偏时，表示被测电阻为零当两表笔断开时，表头无电流通过，表示被测电阻Rx为无穷大2、欧姆表本身带有电源，当其正常工作时，电流必须从表头正接线柱流入，因而必须使电源负极和表头正接线柱相接也就是说，红、黑表笔的正、负插孔，实际上表示表头的正、负接线柱，而与电源的正、负极正好相反所以，当使用其内部电源时，电流从黑表笔流出！3、欧姆表刻度为“反刻度

14、、不均匀”在测量电阻时，为了减小误差，应使指针指在中间左右的位置(1/32/3)，测量不同阻值的电阻时可通过调整相应倍率挡达到要求4、欧姆表内的电池用久了，它的电动势会降低，此时的欧姆表虽然也能通过调零电阻进行欧姆调零，但此时的欧姆表测出的电阻值误差较大，从原理可推出，此时的测量值比真实值偏大5、使用欧姆表测电阻时要注意：(1)多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔；(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”的位置；(3)每变换一次量程，都要重新进行欧姆调零；(4)测量时待测电阻必须跟其它元件和电源断开；(5)读数时要乘以相应的倍率；(6)使用完毕后应将选择开关旋到OFF或交流电压最

15、高挡；(7)电池用久了，应更换新电池.例：某同学用多用电表测电阻Rx，所用多用电表的欧姆挡有×1，×10，×100，×1 k四挡，他粗测时用×100挡，调零后测量时发现指针偏转角度太小，为了获得较为准确的测量值，他应用哪挡挡位( )(A) ×1. (B) ×10. (C) ×1 k. (D)无法判断.思路点拨：用×100挡测量时指针偏转角太小，说明未知电阻的阻值太大，因此正确做法是把选择开关扳到×1 k挡位，再把两根表笔短接，调节调零电阻，使指针指在电阻刻度的零位上，然后把两根表笔分别与Rx的两

16、端相接，方可读出较准确的示数.答案：C.例：图是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电源电动势E=1.5 V经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置则2 mA刻度处应标 ，1 mA刻度处应标 .思路点拨：根据欧姆表原理，对应于不同被测电阻Rx，通过电流表电流为Ix=E/(Rg+R+r+Rx) =E/(R内 +Rx)，当Ix=3mA时，Rx=0，可求得R内=500. 答案：250，1000.例：用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便，缺点是读数不够精确，尤其是当表内电池的电动势下降后，测出的电阻值与真实值之间有较大的差异.如图甲是一个欧姆表的电路结构图，图乙是其表盘的刻度（

17、该刻度值是按照表内电池电动势为1.5V的正常值而刻制的）.已知在电流满偏刻度的1/2处所标的电阻值为15.问：该欧姆表的内阻（即Rg、r和R0之和）多大？在满偏刻度1/3的B点所标的电阻值为多大？当表内电池的电动势下降为1.4V时（欧姆表仍可准确调零），在测某一电阻Rx时，欧姆表的指针恰好指在B点，此时Rx的真实值为多大？GErRgR0甲15AB乙答案：15，30，28.例：（2009年全国卷）某同学得用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：（1）检查多用电表的机械零点。（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。（3）将红、黑表笔_，进行欧姆调零

18、。（4）测反向电阻时，将_表笔接二极管正极，将_表笔接二极管负极，读出电表示数。（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘_（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）（4）。（6）测量完成后，将选择开关拔向_位置。答案（3）短接（4）红 黑（5）中央（6）OFF【解析】首先要机械调零，在选择量程后还要进行欧姆调零而且每一次换量程都要重复这样的过程。(3)将红黑表笔短接,即为欧姆调零。测量二极管的反向电阻时应将红笔接二极管的正极，黑接负极。欧姆表盘的刻度线分布不均匀，在中央的刻度线比较均匀，所以尽量让指针指向表盘的中央。测量完成后应将开

19、关打到OFF档。例：（2009年上海）（1）用多用表的欧姆档测量阻值约为几十kW的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上_。a将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c旋转S使其尖端对准欧姆档´1kd旋转S使其尖端对准欧姆档´100e旋转S使其尖端对准交流500V档，并拔出两表笔根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_W。（2）（多选题）下述关于用多用表欧姆档测电阻的说法中正确的是（）（A）

20、测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的档位，重新调零后测量（B）测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果（C）测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开（D）测量阻值不同的电阻时都必须重新调零【答案】（1）c、a、b、e，30k，（2）A、C，【解析】（1）测量几十kW的电阻Rx我们一般选择较大的档位先粗测，使用前应先进行调零，然后依据欧姆表的示数，在更换档位，重新调零，在进行测量；使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大档，拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应档位的倍率即为待测电阻的阻值30kW。（2）欧姆档更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较

21、大时，表明待测电阻较小，应换较小的档位；反之应还较大的档位。电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业。 例：（05辽宁卷）图中B为电源，R1、R2为电阻.K为电键。现用多用电表测量流过电阻R2的电流。 将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是（ C ）A保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处B保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处C将K断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处D将K断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处例：(10四川)（1）用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点

22、间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（表电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 。解：当多用电表接调为电压挡时，此时多用电表就是一只内阻很大的电压表，当接E、G两点间时，在D图中二极管反向截止，故D图绝没有电压值故D图错误当接F、G两点间时，在D图中二极管反向截止，故D图绝没有电压值；故D图错误当红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向E到F，只有B正确例：（2009年安徽卷）用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所

23、示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。指针位置选择开关所处挡位读 数a直流电流100mAmA直流电压2.5VVb电阻×100 ab答案：指针位置选择开关所处的档位读 数a直流电流100mA23.0mA直流电压2.5V0.57Vb电阻×100320【解析】直流电流100mA档读第二行“010”一排，最小度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V档读第二行“0250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻×100档读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。三 、用伏安法测电

24、源电动势和内电阻1、实验原理如图所示，改变R的阻值，从伏特表和安培表中读出几组I、U值。AVS甲RAVS乙RA表外接法A表内接法公式法：根据全电路殴姆定律：； OI/AU/V.E.解得： ； ；图解法：根据全电路殴姆定律：，对于一定的电源来说，电动势及电阻均是恒定不变的，所以输出电压与电流I的关系成线性一次函数，作出图线，当时，图线的斜率为电池的内阻。 此方法的优点：直观。减小误差。2、误差分析电流表外接法： 由于电压表的内阻不是无穷大，所以电流表的读数与流过电池中的电流不相等。严格来说应该是：，所以当时，；所以U轴上的截距为：，即：；所以测得的电动势为外电路断开时电压表测得的的电池两端的电压

25、值，测得的内阻为电压表与电源内阻的并联值。结论：测得的电动势与内阻都偏小。适用条件：RV>>r内。电流表内接法：全电路欧姆定律为：当时，。所以测得的电动势是正实值，内阻为电流表内阻与电池内阻的串联值。结论：，适用条件：RA<<。3、其他方法R1AR2K1K2ARKK2R1VR2K1VRK例：测量电源B的电动势E及内阻（E约为4.5V，约为1.5）。可选用的器材如下：量程为3V的理想电压表V；量程为的电流表A（有一定内阻）；固定电阻4；滑动变阻器；电键K，导线若干。（1）画出实验电路原理图，要求实验尽可能精确，且图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。（2）实验中，当电流

26、表的读数为I1时，电压表的读数为U1；当电流表的读数为I2时，电压表的读数为U2，则可求出E= ， 。（用I1、 U1 、I2 、U2及R表示）。解析：例：（2009年重庆卷）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用题22图2所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻，电压表视为理想电压表。 请根据题22图2，用笔画线代替导线将题22图3中的实验器材连接成实验电路。若电压表的读数为，则I mA； 实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a。见题22图4，由此可知电池内阻 （填“是”或“不是”）常数，短路电流为 mA

27、 ，电动势为 V。实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见题22图4。当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为 mW（计算结果保留两位有效数字）。答案： （1）是，是，否，20.685(20.683-20.687)，摆长（2）见22题答案图，不是，0.295(0.293-0.297)，2.67(2.64-2.70)，0.065(0.060-0.070)解析：（1）单摆作简谐运动要求摆角小，单摆从平衡位置拉开约5°释放满足此条件；因为最低点位置固定、容易观察，所以在最低点启动秒表计时；摆球一次全振动的时间太短、不易读

28、准、误差大，应测多个周期的时间求平均值；表中数据可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大。（2）见右图；根据欧姆定律可知I；路端电压UEIr，若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当U0时的电流为短路电流、约为295A0.295mA；当电流I0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67V；实验一中的路端电压为U11.5V时电路中电流为I10.21mA，连接a中点（0.21mA、1.5V）和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻（定值电阻）的U-I图，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流，如右图,电流和电压分别为I97A、U0.7V,则外电路

29、消耗功率为PUI0.068 mW。例：（2009年北京卷）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程=0.6A,内阻）和若干导线。请根据测定电动势E内电阻的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。 接通开关，逐次改变电阻箱的阻值,读取与对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I 的倒数;再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了（）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。在图6上把描绘出的坐标点练成图线。根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻 答案 见