电学部分实验讲义.ppt

1、用DIS描绘电场的等势线,一实验目的：,用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。,二实验器材：,DIS（电压传感器）、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个、探针两个。,三实验原理：,用电流场等效代替静电场。,三实验步骤：,1在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，用图钉固定住，在导电纸上相隔约10cm放两个圆柱形电极。,2将两个电极的位置压印在白纸上，在两个电极的连线上选取间隔大致相等的5个点作为基准点，并用探针把它们的位置压印在白纸上。,3将两个电极分别与电压4-6V的电源的正、负极相连，将两个探针通过电压传感器连到数据采集器的输入口，点击

2、“电压测量”。,4将一个探针与导电纸上的某一基准点接触，用另一个探针在导电纸上找约相隔1cm的5个与基准点电势差为零的点，并一一压印在白纸上，每个基准点均如此。,5画出等势线。,3、用DIS描绘电场的等势线,电压传感器,直流 46V,从下至上依次铺放：白纸、复写纸、导电纸,电压传感器,1关于“用DIS描绘电场等势线”的实验下列说法中正确的是（） （A）本实验是用电流场来模拟静电场进行操作的 （B）在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸 （C）实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触 （D）放置导电纸时有导物质的一面向下,2在做“电场中等势线的描绘”的实验时，先在导电纸上画出电极a和b（模拟为点电荷

3、）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示甲、乙为两探针在实验时将a、b接入电源 （1）为得到过d点的等势线，须不断移动探针_（填“甲”或“乙”） （2）在右图上画出过f点的等势线,乙,（3）如果将一根探针接触连线中点，另一探针从一个电极沿连线逐渐移动到另一电极，传感器得到的测量值应_。,先减小后增大,3用描迹法画出电场中一个平面上等势线的实验装置如图所示，（1）如果以A、B两个电极的连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，每相隔一定电压就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布情况是（ ） （A）关于x轴对称 （B）关于y轴对称 （C）等势线之间的距离相等，间隔均

4、匀 （D）距电极越近等势线越密,UEd,（2）若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来（填“相同”或“不同”） （3）若将电压传感器的两个探针放在P、Q两点测得的电压为U，再将两个探针放在P、M两点时测得的电压为U，则UU（填“”、“”、或“”）,相同,实验目的：,用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。,实验器材：,DIS（电压传感器）、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个、探针两个。,实验原理：,用电流场模拟静电场。 当两点电势相等时，电压表读数为零,十二、用DIS描绘电场的等势线,AB,Q M P,三实验步骤：,1在木板上依次铺上白纸、复写纸、

5、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，用图钉固定住，在导电纸上相隔约10cm放两个圆柱形电极。,2将两个电极的位置压印在白纸上，在两个电极的连线上选取间隔大致相等的5个点作为基准点，并用探针把它们的位置压印在白纸上。,3将两个电极分别与电压4-6V的电源的正、负极相连，将两个探针通过电压传感器连到数据采集器的输入口，点击“电压测量”。,4将一个探针与导电纸上的某一基准点接触，用另一个探针在导电纸上找约相隔1cm的5个与基准点电势差为零的点，并一一压印在白纸上，每个基准点均如此。,5画出等势线。,1关于“用DIS描绘电场等势线”的实验下列说法中正确的是（） （A）本实验是用电流场来模拟静电场进行操

6、作的 （B）在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸 （C）实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触 （D）放置导电纸时有导物质的一面向下,2在做“电场中等势线的描绘”的实验时，先在导电纸上画出电极a和b（模拟为点电荷）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示甲、乙为两探针在实验时将a、b接入电源 （1）为得到过d点的等势线，须不断移动探针_（填“甲”或“乙”） （2）在右图上画出过f点的等势线,乙,（3）如果将一根探针接触连线中点，另一探针从一个电极沿连线逐渐移动到另一电极，传感器得到的测量值应_。,先减小后增大,3用描迹法画出电场中一个平面上等势线的实验装置如图所示，

7、（1）如果以A、B两个电极的连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，每相隔一定电压就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布情况是（ ） （A）关于x轴对称 （B）关于y轴对称 （C）等势线之间的距离相等，间隔均匀 （D）距电极越近等势线越密,UEd,（2）若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来（填“相同”或“不同”） （3）若将电压传感器的两个探针放在P、Q两点测得的电压为U，再将两个探针放在P、M两点时测得的电压为U，则UU（填“”、“”、或“”）,相同,A. 若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向右移动 B. 若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向左移动 C. .若电表的

8、指针偏向负接线柱一侧，E2向右移动 D. 若电表的指针偏向负接线柱一侧，E2向左移动,在电场中等势线的描绘实验中所用灵敏电流表的指针偏转的方向与电流的关系是：当电流从正接线柱流入电表D时，指针偏向正接线住柱一侧，某同学用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电表正接线柱的E1触在基准点2上，把接负接线柱的E2接触在纸上某一点，如图所示，若发现电表的指针发生了偏转，该同学移动E2的方向正确的是（ ）。,十三、用多用表测电阻、电流、电压,实验目的 练习用多用电表测电阻、电压和电流 实验原理 闭合电路欧姆定律 实验器材 多用电表、待测电阻、电源、开关、导线若干。,不同量程,测电流、电压：,1接入方

9、式：,2量程选择：指针在右边三分之二范围内较好,3“+”、“”接线柱,练习：该电路中多用表测得的是_的电流，电流大小为_。,乙,49mA,测电阻：,1欧姆表构造：,G表、电池、调零电阻；电流从红表棒流入，从黑表棒流出,2欧姆表原理：,闭合电路欧姆定律,3刻度特点：,反向，不均匀，无最大值,中间刻度倍率 =该倍率下欧姆表内阻（ ）,实验步骤：,1选择倍率。尽量使指针位于刻度盘的中间 。,2调零：将两表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到最右边的0刻度。,3测量：用两表笔分别接触待测电阻的两端,6复位：测量结束后将表笔拔出，并将选择开头旋至交流电压最大量程处（或OFF）。,4读数：R=刻度盘指针所指刻

10、度倍率,5指针偏转太小换大倍率，偏转太大换小倍率，重新调零后进行测量。,10,1200,注意事项：,待测电阻必须从电路中断开,手不能接触两表笔,换挡后必须重新调零,指针偏转过大，应换用_挡,练习3：下列说法正确的是 （A）测每个电阻前都要重新调零， （B）测量时两手不能同时接触两表笔的金属杆， （C）电路中被测电阻只要与电源断开就可用多用表测了， （D）测量前注意红、黑表笔不能插错， （E）如了现指针偏转过大，应换用较大的倍率挡。,十四、设计、组装简单的模块式电路,实验目的 练习使用传感器、控制器和执行器组装成简单模块机器人 实验器材 （1）传感器：光敏电阻、热敏电阻、声传感器、触发传感器。

11、（2）控制器：与门控制器、非门控制器、或门控制器。 （3）执行器：小灯泡、小风扇、蜂鸣器。 电池、滑线变阻器、开关、导线等。,滑动变阻器的限流接法与分压接法,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。为了便于调节，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。,IE,(I+I)E,b,a,0 E,选择方法,通常变阻器以限流

12、接法为主，但在下列三种情 况下，必须选择分压接法。,A：题目所提供的实验仪器选择限流接法时，线路中的电流超 过了电表的量程或某一元件的最大允许通过电流。,B: 变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值，变阻器的阻值变化时，电路中的电流 变化太小。,C：要求待测电路的电压从零开始连续变化。,二.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，,为了减小误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。它在U轴上的截

13、距就是电动势E（对应的I=0），它的斜率的绝对值就是内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|U/I |）。,用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，,实验目的： 测量干电池的电动势和内电阻。,实验器材： DIS（电压、电流传感器）、电学实验电路板、滑动变阻器、待测干电池、导线。,实验电路图：,保护电阻,十五、用DIS测定电源的电动势和内阻,连接实物图：,（1）滑动变阻器一上一下接线柱（滑片在阻值最大处）。,（2）串主回路：先将电池与开关接起来看作一组合电路，注意正负。,（3）将电压传感器并接到电池与开关的组合电路的两端，注意

14、正负,电压传感器不能直接接在电源两端，否则不受开关控制,实验开始时须对传感器调零,拟合的直线方程,数据记录,数据处理,1用公式法计算，r。 （隔项多次求，再平均。减小误差）,将第1、4次测得的U、I值代入公式，r。 同理，由第2、5次，第3、6次的测量结果可求出相应的和r。 然后求出干电池的电动势和内电阻的平均值。,2、用图象法求，r 在坐标纸上，用横轴表示电流I，纵轴表示路端电压U，选取适当比例，描出所记录的各组数据I和U值的对应点 将这些点连成一条直线。连线应使尽可能多的点在直线上，不能落在线上的点尽可能均匀分布在线两侧，明显有大偏差的点舍去。,虚线外延。从图线与U坐标轴的交点确定出电池的

15、电动势。 在线上任意再取另两点P、Q（不是数据点）。 找出对应坐标（UP，IP）（UQ，IQ），求出斜率,原点不是从0开始,误差分析： 用下列两种电路测量时测量值与真实值间的关系如何？,甲图：误差成因：未考虑电压表分流， 电流表测得电流小于通过电源的电流，修正U-I图 虚线框内等效为外电路的电源 误差结果： 测真、r测r真 减小误差：Rv R+RA,甲图,误差分析： 用下列两种电路测量时测量值与真实值间的关系如何？,相比较是甲图误差较小。,乙图：误差成因：未考虑电流表分压 误差结果： 测真、r测r真 减小误差：RA （Rv 与R并联阻值）,乙图,改进和推广 1加定值电阻R,保护电阻 起保护作用

16、，同时相当于 增大了电源内阻， 使R变化时V示数明显变化,保护电阻 仅起保护作用,R,改进和推广 2单电表法,改进和推广 2单电表法,b.单电压表法（测U，R） 原理： 数据分析：要求六组数据(或以上)，隔项求平均 图象法: 转化为线性关系 补充：此法也可用另一种图象法进行数据分析 误差分析：1.同前页“甲电路” 2.减小误差: RV R,例：电压表一个，Ro(已知)一个，被测电源(，r)，电键一个，导线若干，设计一个电路图测电源，r。 缺点：无法多次测量 误差：未考虑电压表分流,A直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C直线N是

17、根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的,为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条UI直线。请回答下列问题：（1）根据图乙中的M、N两条直线可知（ ）,（2）图像中两直线交点处电路中的工作状态是 A滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B电源的输出功率最大 C定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D电源的效率达到最大值,（3）根据图乙

18、可以求得定值电阻R0 ，电源电动势E V，内电阻r ,附：小灯泡 U I 图线描绘,缓慢拨动滑动变阻器，改变小灯泡的电流，同时记录不同电流所对应的电压值 。,实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律. 实验原理 1.用电流表测出通过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就可得到小灯泡的伏安特性曲线. 2.小灯泡的电阻很小，当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，即测出U、I的值，电流表应采用外接法；为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应

19、采用分压式接法.,实验器材 小灯泡（3.8 V，0.3 A）一只，电压表（06V）、电流表（00.6 A）各一只，滑动变阻器一只，学生低压直流电源（或电池组）、开关一只、导线若干、坐标纸、铅笔. 实验步骤,1、设计实验电路,2、连接电路,断开电键， 滑动变阻器的滑片应移到灯泡电压最小处,实验结论：电阻值随温度升高而增大,可以根据图像分析小灯泡的电阻变化情况，求出灯泡的不同电压下的电流、电阻和功率。,例：某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成线状元件Z进行实验，测出元件Z中对应的电流、电压的数值。实验记录数据如下表所示：,（1）由表中数据可知他们应选用下图所示的哪个

20、电路进行实验？,（2）按照正确的电路图，连接图（1）中的实物图，且要求开关闭合后，元件z上的电压最小。,（3）根据表中数据，绘出元件Z的伏安特性曲线如图（2）所示。由图可知该元件的电阻随电流增大而 。（选填“增大”，“不变”，“减小”） （4）若图（2）中的曲线是某同学按照第（1）问中的B电路而得到的曲线，且已知安培表的内阻为0.5，试在图（2）中绘出元件Z更为准确的伏安特性曲线。,例4： 如图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题（不计电流表和电池的内阻） （1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的 电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻； （2）如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10的