恒定电流电学实验总复习

电学实验复习电阻的测量用电压表测电压用电流表测电流外接法？内接法？为减小误差，多测几组数据，求平均值滑动变阻器限流式？分压式？AVAV1.原理URI一伏安法测电阻“同一性”2.电路限流器电路，安培表内接法RXAV··限流器电路，安培表外接法RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法RXAVRXVA1.什么是测量值和真实值？2.测量值比真实值偏大还是偏小？4.误差产生的原因如何？5.如何减少误差？3.测量值本质上测得是什么量？根据测量值如何求真实值？6.什么情况下用外（内）接法？伏安法测电阻之内接外接3.测量电路的选择内接法RXVA··RXAV··外接法

由于电流表分压引起的。误差产生的原因:若>>时，采用内接法，测大电阻

由于电压表分流引起的。误差产生的原因：内接法RXVA··RXAV··外接法若>>时，采用外接法，测小电阻大内大，小外小①比值法b.选择方法：内接法与外接法的选择a.条件：已给出R的估计阻值内接法RXVA··RXAV··外接法结论：与哪个比值大Rx就与对应表“近接”RARxRVRx若>>时，采用电流表内接法。若>>时，采用电流表外接法。大大②试触法b.选择方法：将电压表分别接a、b两点结论：两次接触，那个表示数变化明显,Rx就与那个表“近接”a.条件：未给出RX的估计阻值RXVA··Pab如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满足RX<<RV,不适应用电流表的外接法．应用电流表的内接法．安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大．（相对误差）从另一个角度来看，电压表的示数没有显著变化，说明电流表的分压作用很弱，满足RX>>RA,应选用内接法．P应接在b处。例1.一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，如图所示，按甲图测得数据是3.0V、3.0mA,按乙图测得数据是2.9V、4.0mA,由此可知按＿＿＿图所示的电路测量的误差较小，Rx的真实值更接近于＿＿＿＿Ω。甲1000思考1：Rx的真实值大于还是小于1000Ω？小于思考2：若已知电流表内阻为0.1Ω,那么Rx的真实值是多大？999.9Ω甲RXVA··RXAV··乙1.在限流器电路和分压器电路中待测电阻的电压的变化范围如何？2.在限流器电路和分压器电路中，滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一些调节方便？4.什么情况下滑动变阻器采用限流器电路？什么情况下采用分压器电路？3.在限流器电路和分压器电路中，在合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？伏安法测电阻之限流分压RX分压器电路RX限流器电路负载RX的电压调节范围可见滑动变阻器的总阻值R越大，电阻RX两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R是Rx

的2--5倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.(1)限流电路在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大．RXPabERr=0如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（）和电路简单考虑，选用限流电路。(2)分压电路RXPabERr=0负载RX的电压调节范围0---E在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端．以使负载上的电压和电流最小．（均为零）滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电器两端电压．一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻,在0.1—0.5倍之间为好。要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路经验总结：1、关于电流表内外接：大内大，小外小。2、关于分压与限流：考试多数考分压；实验要求电压从零开始取的。3、关于滑动电阻器的选择：分压时选小的；限流时选大的。4、关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置分压打到最小；限流打到最大值。4.仪器的选择⑴安全性原则要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。⑵精确性原则尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。⑶操作性原则：如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流)比较方便．⑷选择的一般步骤①根据实验要求设计合理的实验电路；②找出唯一性的器材；③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为5KΩ;电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—200Ω。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：+-RXAV··++例2：电阻Rx，其阻值大约是25kΩ,可供选择的器材是：电流表A1(0-100μA,2kΩ)电压表V1(0-10V,100kΩ)电流表A2(0-500μA,300Ω)电压表V2(0-50V,500KΩ)直流稳压电源E(15V,1A)滑动变阻器R(1kΩ,1W)电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。解：（1）电压表、电流表的选择由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。+－（2）电流表内接法和外接法的选择实验电路图E=15V25KΩ1KΩ

RXA2V1因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用电流表内接法由于用分压器接法时，电阻RX

中的最大电流为Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以电流表选A2（500μA）A1

例4．某电压表的内阻在20～50kΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:待测电压表V(量程3V)电流表A1(量程200μA)电流表A2(量程5mA)电流表A3(量程0.6A)滑动变阻器R(最大阻1KΩ)电源ε(电动势4V)电键K.(1)所提供的电流表中,应选用_______(填写字母代号).(2)为了尽量减小误差,要求测多组数据.试在方框中画出符合要求的实验电路图．VA1．．解析：由于滑动变阻器用分压接法时，伏特表两端电压变化范围较大，可以多测几组数据，故滑动变阻器用分压接法．由于电压表中通过的最大电流为Imax=3V/20KΩ=150μA，因此电流表应选用A1．二．替代法测量电阻利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表外接都会对测量造成误差，而利用比较法测电阻可避免这些误差．实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值．1.原理2.电路R0·RXA····S1S2+R0VS1RX···S2··P+用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量三．半偏法测量电流表的内阻1.原理半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻．2.电路3.步骤1.先闭合S1

，调节R1使电流表指针满偏.2.再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值.3.若R1＞100R2

，有Rg=R2S1S2R1R2．．．．．．G4.误差分析在用半偏法测电流表的内阻的实验中，当闭合开关S2时，调节R2使电流表半偏，即通过电流表的电流为Ig/2，此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大，即比Ig稍大，这样通过R2的电流将大于Ig/2，因此电流表内阻的测量值小于真实值．5.半偏法测电压表的内阻R测>R真1.把电阻箱R0的阻值调到0，把滑动变阻器的触头P滑到a端．3.保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使电压表指针半偏，记下R0的值.4.若R<<RV

，有Rg=R02.闭合开关S，调节R使电压表指针满偏.VRabSR0P．．．一．表面结构四．多用电表测内阻１．表盘分清三条刻度线所测量的物理量第三条刻度线分布不均匀（开始阶段较密集），是用来测交流电压的．最上面的刻度线右端标有“0”，从右向左，刻度线依次变密，是用来测电阻的；第二条刻度线共50个小格，分布均匀，是用于测电流和直流电压的；2．选择开关多用电表的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程．将多用电表的选择开关转到电流（压）档，多用电表相当于一个电流（压）表，其使用方法和读数与电流（压）表相同．当选择开关旋转到电阻档，就可以测电阻了．电流（压）档上标示为量程，欧姆档上标示为倍率．二．测量电路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G．R26．．R3R4．52.5V10VR1．．G．R24．3．．RR×1×10电流档电路欧姆档电路电压档电路红黑1.使用电流档和电压档时，都不用内电源，必须要有外电源；使用欧姆档时，只能使用内电源，不能再有外电源．2.不管使用电流档、电压档还是欧姆档时，电流都从多用电表的红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表．以保证电流表能从左向右偏转．注意：使用欧姆档时，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极．3.多用电表的欧姆档刻度不均匀，只有中央部分便于观察，所以使用欧姆档，要尽量使指针偏转到中央附近；而电流档和电压档则是越接近满偏时误差越小，所以使用电流档和电压档，要尽量使指针的偏转角度大一些．三．欧姆档的测量原理根据闭合回路的欧姆定律测量R、Rg和r均为定值电阻电流I与待测电阻Rx之间存在着一一对应的函数关系，因此可以通过电流的测量达到测量电阻的目的．在刻度盘直接标出与电流I对应的电阻Rx值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值．由于I和Rx是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反．２.欧姆调零.当两表笔接触时，Rx=0，此时电流调到满偏值,对应电阻值为零,刻度0１.机械调零．当两表笔间不接电阻时（即不接触），指针不偏，电阻无限大，刻度无限大(对电流计调零）欧姆表的刻度3.中值电阻等于欧姆档的内阻．因此欧姆档的不同倍率内阻不同．四．欧姆档的测量步骤1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处．2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级．3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠