电学实验基础要点

1、恩施高中2012级高二物理一周一测（18）电学试验专题命题人：刘振华 审 题 人：陈恩谱 满 分：120分 考试时间：40分钟一、高中电学实验的基本知识：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱基本仪器电学实验基本方法控制电路：分压法，限流法伏安法测电阻测量电路：外接法、内接法测定金属电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线主要实验测定电源的电动势和内阻练习使用多用电表二、基本仪器的使用：1、电流表、电压表电流表用来测量电路中的电流强度，电压表用来测量电路中两点之间的电压，使用时注意：（1）、机械零点的调整：在不通电时，指针应指在 的位置。（2）、选择适当量程：估算电路中的电流和电压，指针应转到满偏

2、刻度的 以上，若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用 的量程，再逐步减小量程。（3）、正确接入电路：电流表应 在电路中，电压表应 在电路中，两种表都应使电流从 线柱流入， 线柱流出。所有电表都遵循红进黑出（电流从红色的表笔流进电表，从黑色的表笔流出电表）的接线规则。（4）、正确读数：读数时视线要通过指针并跟刻度盘 。根据所选量程的准确度，正确读出有 和单位。（5）、注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。2、多用电表多用电表可以用来测

3、量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。上半部为 ，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；下半部为 ，它的四周刻着各种测量项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮，机械调零旋钮和测试表的插孔。测电阻是依据 ；测电流和电压是依据串联和并联电路特点及 。在右图中写出各部分的名称。欧姆表内部电路如图所示，R为调零电阻，红黑表笔接触，进行欧姆表调零时，表头指针 ，根据闭合电路欧姆定律有 当红、黑表笔间接有未知电阻Rx时，有 故每一个未知电阻都对应一个电流值I，我们在刻度盘上直接算出与I对应的Rx的值，所测电阻的值即可从表盘刻度直接读出；当Rx=Rg+R+r时，I= ，指针半偏，所以欧姆表内

4、阻等于中值电阻R中。 使用欧姆挡五注意(1)指针指在大于表盘 小于于表盘 位置附近即中间区域；(2)选挡（换挡）接着 调零；(3)待测电阻与电路、电源要 ； (4)读数之后要乘以 得到电阻阻值；(5)用完后，选择开关要置于 或 3、滑动变阻器 （1）滑动变阻器在电路中主要是控制被测电路中的电流、电压。方式内容x限流接法 x分压接法 对比说明 两种接法电路图 串、并联关系不同 负载R0上电压调节范围 0E(电源内阻不计)分压接法调节范围较大负载R0上电流调节范围 0(电源内阻不计)分压接法调节范围较大 （2）选取原则：A、要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用 。B、滑动变阻器

5、总电阻R是负载电阻Rx的 倍时须用分压式接法，滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的 倍时须用限流式接法。滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的1-2倍时两种接法都可以，没有特殊要求优先选用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的10倍以上时两种接法都 C、采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的 。（3）两种接法的实物图：A、限流接法B、分压接法仪器选择：1电源的选择：一般可以根据待测电阻的 或 选择符合需要的直流电源2电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电

6、流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针超过满偏刻度的 ，以减小读数的偶然误差，提高精确度.3变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小三、伏安法测电阻测量电路：外接法、内接法比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测 Rx 测量值偏大R测 Rx测量值偏小适用条件 > ，大

7、电阻 < ，小电阻可记为：大内偏大、小外偏小（大电阻用电流表内接法，测量值偏大，小电阻用电流表外接法，测量值偏小）特别提醒:在RV、RA均不知的情况下,可采用试触法.如图下图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用 ;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用 . 四、电路设计的基本规则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。1、正确性：实验原

8、理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。2、安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。3、方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。4、精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。五、主要的试验：1、测定金属的电阻率（1）、测量原理：电阻率计算公式= ， （2）、各个量的测量：R的测量：伏安法测电阻（请在上边方框中画出电路图）；L用 测量；d用 测量。（3）、要注意的事项：A、本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须

9、采用 接法；B、实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表 在待测金属丝的两端；C、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；D、闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值 的位置；E、在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜 （电流表用00.6A量程），通电时间不宜 ，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大；F、求R的平均值可用两种方法：第一种是先算出各次的测量值，再取 ，第二种是用图象U

10、-I（图线）的 来求出若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要 直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；G、连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；H、电流表与电压表的读数，注意估读时有效数字的位数（4）、误差来源：A、直径的测量；B、长度的测量；C、测量电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响；（由于本实验采用电流表外接法，所以R测 R真，由=，所以测 真)D通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化2、描绘小灯泡的伏安特性曲线（1）实验原理在定值电阻电路中，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，图象

11、不再是一条直线读出若干组小灯炮两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U一I曲线.请在下面方框中画出电路图（2）注意事项A、因本实验要作出U一I图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；B、本实验中，因被测小灯炮电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的 ；C、开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，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.调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的 ；D、开关闭合前变阻器滑片移到测量端电压为 的地方；E、在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数

12、据画出的图线 坐标纸连线一定要用 的曲线，不能画成折线（3）误差分析A测量电路存在系统误差，由于电压表的分流，造成测得的I值比真实值 ；B描绘UI线时作图不准确造成的偶然误差3、电表改装。改装成电压表改装成电流表原理串联电阻 电阻分流改装原理图分压电阻或者分流电阻RxRx改装后电表的内阻RV >RgRA <Rgn= 是 电压表改装串联电阻R的计算n= 是 电流表改装并联电阻R的计算4、测定电源的电动势和内阻（1）、测量原理：闭合电路的欧姆定律U=E-Ir 电流表的直接法误差分析：如图左图所示，电压表实际测量的是虚线框部分的路端电压，电流表是测量的通过该部分的电流，则虚线框（等效电源

13、）电动势E测和内阻r测有 由上述分析可看出，用电流表的直接法测电源电动势和内阻时，要求 ，但实际上很接近r甚至大于r，故一般不用此方法，除非是已知的。（2）本实验有两种 基本接线方法： A电流表直接法电压表的直接法误差分析：如左图所示，电流表是测量的通过虚线框部分的电流，电压表实际测量的是虚线框部分的“路端电压”，则对这个虚线框（等效电源），有 。将上式变形，有和，而 ，故用电压表的直接法测电源电动势和内阻的误差一般极小。B电压表直接法（3）注意事项安箱法误差分析如左图所示，电流表是测量的通过虚线框部分的电流，由电阻箱计算的是虚线框部分“路端电压”，则对这个虚线框（等效电源），有 。故用安箱法测电源电动势和内阻有： ， r。要求，但实际上很接近r甚至大于r，故一般不用此方法，除非是已知的。（3）其他方法：伏箱法误差分析如左图所示，电压表是测量的虚线框部分的路端电压，由电阻箱计算的是虚线框外部的干路电流，则对这个虚线框（等效电源）， 故 E， r（4）注意事项A为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻 些（选用已使用过一段时间的干电池）；B电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A，因此，实验中不要将I调得 ，读电表 ，每次读完后应 ；（5）数据处理方法一测出不少于6组I、U数据