高中电路实验---基本方法

1、一、 未知电阻的测量基本方法：方法一：欧姆表测电阻测量步骤：1、机械调零；2、选择倍率；3、欧姆调零；4、测量；5读数；6、整理仪器1、调整机械零：让红黑两表笔断开，若表针不停在表盘左端的零位置，则应用螺丝刀旋动表盘下面的定位螺丝O，通过表内螺旋弹簧把指针调到机械零位。2欧姆调零：把两只表笔接触，即短路，相当两只表笔之间的电阻为零，此时表针应停在表盘右端“0”阻值处，这时电流最大。但是由于电池已经使用过，使得表笔短路时，指针一般不在电阻值的零位处，这时可旋动调零旋钮，使指针指在零欧姆处。3、选择倍率：利用万用电表测电阻，为了便于准确地读数，要尽可能使表针指在表盘中间部位，所以需要恰当地选择倍率

2、挡。例如，在测R150的电阻时，应选“×1”挡，使表针在表盘中部附近偏转。如果选用“×10”挡，则表盘读数扩大10倍，这将使表针偏到表盘靠右的部位，读数就难以准确。一般情况下，可以这样选择合适的倍率，将待测电阻尼RX值的数量级除以10，所得的商就是应选的倍率。例如测RX510k的电阻，RX的数量级是100k，（RX51×100k），所以宜选“×10k”的倍率。如果万用电表无×10k倍率挡，则可选最接近的挡。 如果事先不知道电阻的阻值，可以试探着选择倍率挡，什么时候使表针能指在表盘的中部附近，此时的倍率挡就是比较合适的。例1. 某同学在利用多用电

3、表测量一个未知电阻的阻值时，由于第一次选择的欧姆挡不够合适，又改换另一欧姆挡测量，两次测量时电表指针所指的位置如图所示中的虚线所示，下面列出这两次测量中的有关操作：    A. 将两表笔短接，并调零；    B. 将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置；    C. 记下指针所示的读数；    D. 将多用电表面板上旋钮旋到“挡”；    E. 将多用电表面板上旋钮旋到“挡”；    F. 将多用电表面板

4、上旋钮旋到交流500V挡；根据上述有关操作将两次的合理实验步骤按顺序写出（用上述操作项目前面的字母表示，且可以重复使用）。_。该电阻的阻值是_。例2【2012山东调考】如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20的电阻，测量步骤如下：（1）调节 ，使电表指针停在指针对准 的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）。（2）将选择开关旋转到“”档的 位置。（填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）（3）将红、黑表笔分别插入“+”、“”插孔，并将两表笔短接，调节 ，使电表指针对准 的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）。（4）将红、黑表笔分别与待测电

5、阻两端相接触，若电表读数如下图乙所示，该电阻的阻值为 。（5）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。方法二：伏安法测电阻1、 原理：欧姆定律，需要的基本仪器是电流表和电压表2、 测量电路的两种接法：（电流表）的内接法和外接法内、外接法的选用方法：在知道RX,RV,RA的大约值时,可用估算法.时,选外接法；时,选内接法。控制电路的两种接法：（滑动变阻器）的限流式和分压式（考试按分压连接）以上测量电路选择和控制电路的选择要求：安全不损坏实验器材；精确尽可能减小实验误差，电压表和电流表的指针应指到满偏刻度三分之二的位置左右。例1：要测定一个5左右的电阻，手头备有的器材有几种：A电池组(E=3V，

6、r1) B电流表（量程03A，内阻00125）C电流表(量程00.6A，内阻0.125) D电压表(量程03V，内阻3K)E电压表(量程015V；电阻15k) F滑动变阻器(最大值20，限制电流1A)G滑动变阻器(最大值2000，限流0.3A) H电键，导线若干 原理图 试选定一个较合宜的实验方案，把选用器材代号写在括号内（ ）并画出原理图，同时把所附实物图用线连成所确定的实验电路来例2、实验：用电流表、电压表测小灯泡的电阻（电阻值大约为10) （l）请把图9中的实验器材按要求正确连接起来； （2）连接电路时开关应（08广安）；闭合开关前，变阻器的滑片P应调至 端（根据连线选填“A或“B

7、9;' )图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下： （1）待测电阻Rx（约100） （2）直流电源（输出电压4V，内阻可不计） （3）直流毫安表（量程010mA，内阻50） （4）直流电压表（量程03V，内阻5K） （5）滑动变阻器（阻值范围015，允许最大电流1A） （6）电键一个，导线若干条 根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。并用“”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处的正确位置。分析：本题不要求选择仪器，只是对已有的仪器进行电路的组合，从一定程度上降低了难度，由已知条件，待测电阻与电压表阻值相差较多，滑动变阻器阻值相对较小。图10-8

8、解析：因滑动变阻器阻值小于待测电阻Rx的阻值，所以滑动变阻器应选用分压接法；待测电阻与电表相比，Rx的阻值和电压表的阻值相差较多，所以应选用安培表外接电路。实物连接如图10-8所示。滑动变阻器分压接法时，在闭合电键前，变阻器的滑动触点应置于使负载电压为零处，如图箭头所示。二、描绘小灯泡的伏安特性曲线1、(2009·天津理综)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，有以下器材：A小灯泡L(3V,0.6A) B滑动变阻器R(010)C电压表V1(03V) D电压表V2(015V)E电流表A1(00.6A) F电流表A2(03A)G铅蓄电池、开关各一个，导线若干(1)为了减小误差，实验中应

9、选电流表_，电压表_(2)在图虚线框内按要求设计实验电路图(3)如图甲所示，在实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下的导线的连接(4) 连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是()答案：(1)因灯泡(3V,0.6A)，故电流表选E(00.6A)，电压表选C(03V)(2)电路图略(3)因为小灯泡的电阻远小于电压表内阻，所以在用外接法，需要测量多组数据和描绘图象，需要电压从0开始调节，所以为分压电流表外接法(4)C：小灯泡的电阻随温度的升高逐渐增大，所以UI

10、图象中的斜率也要逐渐增大，C项正确(2009·江西师大附中)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”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(1)在做实验时，构成的实物电路如图所示：请指出实物电路中的错误之处：_；_.(2)请在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图(3)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

11、中可求得小灯泡正常发光时的电阻是_.答案：(1)：电流表没有接成外接电路：滑动变阻器没有接成分压电路(2)见右图(3)灯丝电阻随温度而改变10(9.5到10.5之间都给分)图1图2三、测量电源电动势和内阻如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组、r值，最后分别算出它们的平均值。此外，还可以用作图法来处理数据。在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象（如图2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。注意：坐标轴的意义；截距的意义（08.广东）13、在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同

12、学根据实验数据，作出了正确的UI图象，如图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是 （ B ）0.20.00.40.66123U/VI/AA短路电流B电源内阻C电源电动势D全电路电阻例1：: (10分)测量电源的电动势E及内阻r（E约为6V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=8.5，滑线变阻器R(010)，开关S，导线若干。画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。用笔画线代替导线完成实物连接图。实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E= ，r= 。（用I

13、1，I2，U1，U2及R表示）答案：如图3分 如图 3分AVRRE,rS，2分 2分例2:（12分）听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中（1）利用图像法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，甲同学认为应作R-I图，而乙同学认为应该作图，你认为哪个同学的想法更科学？_（填“甲”或“乙”），其简单理由是： （2）按照（1）中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象（3）利用你作出的

14、图象，可求出该柠檬电池的电动势为 V，内阻为 （4）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：0 外电阻R（）电流 I（mA）电流倒数(mA-1)9000 0.050219.92 8000 0.052818.936000 0.059416.84 5000 0.063315.80 4000 0.068014.71 0R×103/510-10-55101520答：（1）乙同学（1分）；画出的图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻（2分）（2）如下图所示（3分）（3）0.751.2 （2分）；900011000（2分）（4）电源内阻过大（2分）伏安法测电阻

15、的拓展（基本原理欧姆定律） 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。互测法1、利用电表自报电压/流的功能，将电表看成可以直接读出电流电压的电阻。不能把电流表、电压表理想化。2、已知内阻的电流表相当于一块电压表 即U=IRA3、已知内阻的电压表相当于一块电流表 即I =U/RV测电压表内阻：如右图测电流表内阻：如右图其中中一个电压表内阻已知，中一个电流表内阻已知VAA1A2V1V2VA【例1】为了测量两个电压表VA、VB的内电阻，

16、可以提供的仪器有：电压表VA、量程5V、内电阻约3000；电压表VB，量程3V、内电阻约2500；电流表A，量程3A、内阻2.5；电阻箱R1，阻值范围09999.9电阻箱R2，阻值范围099.9；滑动变阻器R3，阻值050、额定电流1.5A；滑动变阻器R4，阻值010、额定电流1A；电池阻、电动势12V，内电阻约0.5；单刀开关2个，导线若干（1）在设计电路时，能否选用电流表A，请简要说明理由_。（2）选用的器材有_。 （3）为了测量两个电压表内电阻，请设计一个测量电路，画出电路图。 （4）说明实验原理和需要测量的物理量，并列出计算两个电压表内电阻的计算式。解析：（1）电流表A不能选用，电流表

17、量程太大，测量不准确。VBS1RR1VAS2（2）电阻箱R1，变阻器R3，电池组和开关2个，导线若干。（4）开关S2打开时，电压表VA和VB串联，其读数之比等于内电阻之比，即；开关S2闭合时，电压表VA和电阻箱电阻R1并联，再与VB串联，其读数之比为：，联立可解得【例2】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。电流表（A1）量程10mA，内阻r1待测（约40）；电流表（A2）量程500uA，内阻r2750电压表（V）量程10V，内阻r3=10k 电阻（R1）阻值约100，作保护电阻用滑动变阻器（R2）总阻值约50

18、电池（E）电动势1.5V，内阻很小开关（K）导线若干（1）画出电路图，标明利用器材的代号。（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1_，式中各符号的意义是_。A2SR2R1A1E解析：分析题意知道需测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但经分析即使该电流表满偏时两端电压仅为0.4V，远小于10V量程。这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱” 根据所列仪器的特点，电流表A2内阻已知，由此可采用两电流表并联，因为两电流表两端电压相等即可省去电压的测量，从而减小实验误差，由I2r2I1r1得r1=方法三：替代法测电阻1、 利用未知电阻和已知电阻在

19、电路中所起的作用效果相同（电流或电压），而进行的一种等效替换。电路图：用替代法测电流表的内阻（电路如甲图）原理：分别闭合S1 、S2时电流表A有相同的读数，则电阻箱的阻值即为A1的内阻用替代法测电压表的内阻：（电路如乙图）A1rR0RLAS1S2E甲VArR0RVBS21ESS1乙原理：分别闭合S1 、S2时电压表VB有相同的读数，则电阻箱的阻值即为VA的内阻方法四：半偏法半偏法测量电流表的内阻A1SS1R1R2A2半偏法测量原理是利用电表的满偏电流与半偏电流之间的关系，求出电阻值。 第一种形式：如图所示，这是标准的恒流半偏法，即整个测量过程保持回路电流I不变，以消除R1并联后对回路电流的影响

20、。按图接线，S1断开，S合上，调节R2，使A1指示满刻度，记录此时A2读数I1。 合上S1，合理调节R1、R2，使A1指针在满刻度一半的位置，A2的读数为I1。 由于回路电流I1恒定，而1支路电流半偏转为，则R1支路电流也为，故RgR1。第二种形式： 仪器：电源、滑动变阻器、电阻箱，待测电流表GS1S2R'R先将R调到最左端，闭合S1，断开S2，调节R使电流表满偏然后使R不变，闭合S调节R使电流表指到满刻度的一半，若R R，有RgR。即此时电阻箱R的读数即为电流表的内阻rg。原理：电流表满偏即读数为I0后使P位置不动，即认为在电阻箱调节过程中并联支路的电压不变，电流表半偏，认为均分电流

21、，即R和相同R误差分析：在半偏法测内阻电路中，当闭合S时，引起总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R的电流比电流表电流多，R的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。但如果是RR的话，总电流的变化可以忽略。注意：此处R只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S2而引起总电流的变化，从而减小误差。用半偏法测电压表的内阻VS1S2RR先将R调到最左端，闭合S1和 S2，调节R使电压表满偏，然后使R不变，断开S调节R使电压表指到满刻

22、度的一半，此时电阻箱R的读数即为电流表的内阻rg。注意：此处R只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S2而引起总电压的变化，从而减小误差。误差分析：在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S时，引起总电阻增大，滑动变阻器两端分得电压将超过原电压表的满偏电压，调节R使电压表半偏时，R上的电压将比电压表半偏电压大，故R的电阻比电压表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大其他方法：现提供如下器材：电池组（电压未知）、电流表、电压表（电表量程始终满足实验要求）、开关、单刀双掷开关一只、滑动变阻器（最大电阻值为R。 ）、电阻箱一只

23、、已知阻值为R0的定值电阻电阻、导线若干。请任选以上一些器材测出一未知电阻RX阻值。（1）画出电路图；（2）简要说明测量步骤；（3）用所测得的物理量表示Rx。一、伏安法测电阻优点：可多测几组数据，求平均值以减小误差二、特殊方法测电阻（一）只有电流表（无电压表）1、利用已知阻值为R0的定值电阻（1）主要步骤： 先将电流表与R0串联，闭合开关，示数为I1 再将电流表与Rx串联，闭合开关，示数为I2（2）计算：电阻的测量值表达式：Rx= 2、只允许连接一次电路，闭合一次开关（1）主要步骤：闭合开关，电流表示数I1断开开关，电流表示数I2（2）计算：电阻的测量值表达式：Rx= 3、利用单刀双掷开关（1）主要步骤：将开关拨到a处，电流表示数为I1将开关拨到b处，电流表示数为I2（2）计算：电阻的测量值表达式：Rx= 4、利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器方法一：移动滑片测量（1）主要步骤：将滑片P移到阻值最大处，电流表示数为I1将滑片P移至阻值最小处，电流表示数为I2（2）计算：电阻的测量值表达式：Rx= 方法二：将滑片移到阻值最大处不动，当成定值电阻使用。5、利用电阻箱方法一：用等效替代法测Rx的阻值，（1）主要步骤： 将开关拨到 a处，此时