1、高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)一、常見電路1測(cè)電阻電路或描繪伏安特性曲線電路，或測(cè)量功率電路，或測(cè)量電阻率電路1圖1為分壓式，外接法2圖2為限流式，外接法3將圖1改為分壓式，內(nèi)接法4將圖2改為限流式，內(nèi)接法測(cè)電阻電路，共有四種電路2測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電路1測(cè)量電路如圖2測(cè)量方法第一、計(jì)算方法測(cè)兩組端電壓U和電流I值，然后通過以下式子求解。EU1I1rEU2I2r第二、作UI圖象方法通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，取得多組U，I值，然后在坐標(biāo)中描點(diǎn)，連成直線用圖象處理問題，須注意以下幾點(diǎn)：連直線的方法：讓盡可能多的點(diǎn)在直線上，直線兩那么分布的點(diǎn)的個(gè)數(shù)大致均勻偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去。縱軸截距的含義：電動(dòng)勢(shì)E橫軸截距的含義：短

2、路電流I0斜率的含義：電阻。求解方法：r=或用直線上任意兩點(diǎn)求解斜率的絕對(duì)值。3電流表、電壓表改裝電路1把電流表改裝電壓表電路用半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻rg。先將R調(diào)到最左端，閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R使電流表滿偏，然后使R不變，閉合S調(diào)節(jié)R使電流表指到滿刻度的一半，此時(shí)電阻箱R的讀數(shù)即為電流表的內(nèi)阻rg。注：此處R只能用電阻箱，而不能用滑動(dòng)變阻器，其阻值只需比靈敏電流表的電阻大一點(diǎn)就可以了，R一般使用滑動(dòng)變阻器，其阻值要求較大，以減小因閉合S2而引起總電流的變化，從而減小誤差。改裝電路RxU/Igrg 其中U為改裝后的滿偏電壓核對(duì)電路調(diào)節(jié)R，改變電壓，比擬改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表V的讀數(shù)，并計(jì)算百分誤差1

3、00% 其中U是改裝表的讀數(shù)，U是標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù) 注：改裝電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)進(jìn)行核對(duì)表流表內(nèi)阻誤差分析在半偏法測(cè)內(nèi)阻電路中，當(dāng)閉合S時(shí)，引起總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，而此時(shí)電流表半偏，所以流經(jīng)R的電流比電流表電流多，R的電阻比電流表的電阻小，但我們就把R的讀數(shù)當(dāng)成電流表的內(nèi)阻，故測(cè)得的電流表的內(nèi)阻偏小。2電壓表改裝電流表電路用半偏法測(cè)電壓表的內(nèi)阻先將R調(diào)到最左端，閉合S1和 S2，調(diào)節(jié)R使電壓表滿偏，然后使R不變，斷開S調(diào)節(jié)R使電壓表指到滿刻度的一半，此時(shí)電阻箱R的讀數(shù)即為電流表的內(nèi)阻rg。注：此處R只能用電阻箱，而不能用滑動(dòng)變阻器，其阻值只需比電壓表的電阻大一點(diǎn)就可以

4、了，R一般使用滑動(dòng)變阻器，其阻值要求較小，以減小因閉合S2而引起總電壓的變化，從而減小誤差。改裝電路假設(shè)改裝電壓表量程為U，內(nèi)阻為Rv，改裝后的電流表的量程為I，那么并聯(lián)電阻Rx_核對(duì)電路要求標(biāo)準(zhǔn)表A和改裝表串聯(lián)才能進(jìn)行核對(duì)，其百分誤差的計(jì)算方法為100%注意：將改裝電流表和標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)進(jìn)行核對(duì)電壓表內(nèi)阻誤差分析在半偏法測(cè)電壓表內(nèi)阻電路中，在斷開S時(shí)，引起總電阻增大，滑動(dòng)變阻器兩端分得電壓將超過原電壓表的滿偏電壓，調(diào)節(jié)R使電壓表半偏時(shí)，R上的電壓將比電壓表半偏電壓大，故R的電阻比電壓表的內(nèi)阻大，所以測(cè)得電壓表內(nèi)阻偏大。二、器材選取原那么1準(zhǔn)確性原那么：選用電表量程應(yīng)可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，

5、電壓表、電流表在使用時(shí)盡可能使指針接近滿量程，假設(shè)指針偏轉(zhuǎn)不到滿偏角度的/3，讀數(shù)誤差較大。2平安性原那么：通過電源，電表，滑動(dòng)變阻器，用電器的電流不能超過其允許的最大電流。3便于操作原那么：選擇控制電路時(shí)，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實(shí)驗(yàn)要求，又要注意便于操作。三、電路選取1電流表內(nèi)外接法選取根本電路電路的比照連接方式誤差來源測(cè)量值與真實(shí)值關(guān)系適用范圍外接法電壓表分流電流表的讀數(shù)大于流過待測(cè)的電流，故：R測(cè)R真測(cè)小電阻內(nèi)接法電流表分壓電壓表讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端的電壓，故：R測(cè)R真測(cè)大電阻判斷方法直接比擬法：當(dāng)待測(cè)電阻Rx較小且遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻Rv時(shí)，應(yīng)選用外接法；當(dāng)待測(cè)電阻Rx較大且遠(yuǎn)

6、大于電流表內(nèi)阻RA時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)接法。臨界值法：當(dāng)待測(cè)電阻Rx時(shí)，視Rx為大電阻，應(yīng)選用內(nèi)接法；當(dāng)Rx時(shí)，兩種接法均可。2滑動(dòng)變阻器分壓式、限流于接法選取根本電路電路的比照調(diào)節(jié)范圍限流式電路分壓式電路電壓調(diào)節(jié)范圍U電流調(diào)節(jié)范圍說明：U為電源端電壓，R為滑動(dòng)變阻器最大電阻，Rx為待測(cè)電阻阻值。判斷方法負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R，須用分壓式接法，此時(shí)假設(shè)采用限流式接法對(duì)電路根本起不到調(diào)節(jié)作用。要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。采用限流電路時(shí)，電路中的最小電流電壓仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流電壓時(shí)，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。負(fù)載電阻的阻值Rx小于

7、滑動(dòng)變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。兩種電路均可使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小。例1有一小燈泡上標(biāo)有“v，.6W的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的IU圖像，所用器材有：A電流表：00.3A，內(nèi)阻1 B電壓表：015V，內(nèi)阻20kC滑動(dòng)變阻器：030，額定電流2A D學(xué)生電源直流9VE開關(guān)一只，導(dǎo)線假設(shè)干為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，試畫出合理的實(shí)驗(yàn)電路圖例2在“測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)粗估金屬絲的電阻Rx約為3，為減小誤差，要求金屬絲發(fā)熱功率P0.75W，備有的局部器材有：A6V的電池組 B、電流表00.6A，內(nèi)阻0.

8、5C電流表03A，內(nèi)阻0.01 D、電壓表03V，內(nèi)阻1kE電壓表015V，內(nèi)阻5k F、滑動(dòng)變阻器0100，額定電流1AG滑動(dòng)變阻器020，額定電流1A1上述器材應(yīng)選用的是_。用字母代替2畫出實(shí)驗(yàn)電路圖例3一個(gè)未知電阻Rx，阻值大約為10kW20kW.為了較為準(zhǔn)確的測(cè)定其電阻值，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：電壓表V1量程3V、內(nèi)阻約為3kW) 電壓表V2 (量程15V、內(nèi)阻約為15 kW) 電流表A1 (量程200mA、內(nèi)阻約為100W) 電流表A2 (量程5mA、內(nèi)阻約為10W) 電流表A3 (量程0.6A、內(nèi)阻約為1W) 電源 電動(dòng)勢(shì)為V 滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為200W 開關(guān)Sa.在實(shí)驗(yàn)中電壓

9、表量程應(yīng)選， 電流表應(yīng)選。b.為了盡可能減少誤差，請(qǐng)你在虛線框中畫出本實(shí)驗(yàn)的電路圖。c、根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要用筆滑線代替導(dǎo)線，將圖7所需的實(shí)物連接起來。+-A2V+-A1圖7+-A3四、伏安法測(cè)電阻及電路的延伸設(shè)計(jì)1、伏安法 如： 例22、比例法受一些特殊的實(shí)驗(yàn)條件限制，比方：電流或電壓表外表上雖有刻度，但無刻度值或刻度值模糊，這時(shí)我們不能直接讀出電流或電壓，但可根據(jù)電流或電壓表刻度均勻的特點(diǎn)，通過測(cè)量其指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)用比例法完成測(cè)量。例4：現(xiàn)有一阻值為10.0的定值電阻，一個(gè)開關(guān)、假設(shè)干根導(dǎo)線和一個(gè)電壓表，該電壓表外表上有刻度但無刻度值。要求設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)定某電源內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案，電壓表內(nèi)阻很大，電壓表

10、量程大于電源電動(dòng)勢(shì)，電源內(nèi)阻約為幾歐，要求：1畫出實(shí)驗(yàn)電路圖2簡(jiǎn)要寫出完成接線后的實(shí)驗(yàn)步驟3寫出用測(cè)得的量計(jì)算電源內(nèi)阻的表達(dá)式r=_。解析：1電路圖如右圖所示。2斷開開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1；合上開關(guān)，記下電壓表格數(shù)N2。3設(shè)電壓表每偏轉(zhuǎn)1格表示U0，當(dāng)K斷開時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：EU1N1U0當(dāng)K閉合后，有：EU2，即EN2U0，聯(lián)立兩式解得：rR。3、替換法用“伏安法測(cè)電阻一般有電流表外接與電流表內(nèi)接兩種線路，因?yàn)殡娏鞅砑半妷罕肀旧聿⒎抢硐腚姳恚@兩種線路都存在誤差；另一種情況是實(shí)驗(yàn)只提供一只電流表或電流表本身讀數(shù)不準(zhǔn)，這時(shí)我們可以考慮在保證電表讀數(shù)不變的前提下，用一定值電阻電阻箱

11、替換待測(cè)電阻，完成實(shí)驗(yàn)并提高測(cè)量準(zhǔn)確性：例5：在某校開展的科技活動(dòng)中，為了要測(cè)出一個(gè)未知電阻的阻值R，現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表A、定值電R0、電阻箱R1、滑動(dòng)變阻器R2、單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、電源和導(dǎo)線。1畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)出你所選用器材的代碼。2寫出主要的實(shí)驗(yàn)操作步驟解析：1實(shí)驗(yàn)電路如右圖所示。2將S2與Rx相接，記下電流表指針?biāo)肝恢脤2與R1相接，保持R2不變，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表的指針在原位置上，記下R1的值，那么RxR1。4、伏安法的推廣對(duì)一些特殊電阻，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測(cè)量，電路設(shè)計(jì)也有其特殊性：一是要注意到其自身量程對(duì)電路的影響，二是要充分利

12、用其“自報(bào)電流或自報(bào)電壓的功能。例6：某電壓表的內(nèi)阻在20k50k之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供以下可供選用的器材：待測(cè)電壓表V量程3V、電流表A1量程200uA、電流表A2量程5mA、電流表A3量程0.6A、滑動(dòng)變阻器R最大值1k、電源E電動(dòng)勢(shì)4V，開關(guān)S。1所提供的電流表中，應(yīng)選用_。2為了減少誤差，要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，試畫出符合要求的電路圖。解析：因?yàn)橥ㄟ^電壓表的電流必須由電流表測(cè)定，所以電流表與電壓表應(yīng)串聯(lián)，這實(shí)際上就是一種特殊的伏安法，電壓表成了一個(gè)“可自報(bào)電壓的大電阻，由于電壓表內(nèi)阻在20 k50k之間，電流表內(nèi)阻與電壓表內(nèi)阻相比可忽略不計(jì)，而滑動(dòng)變阻器R的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，且

13、實(shí)驗(yàn)要求測(cè)多組數(shù)據(jù)，因此實(shí)驗(yàn)電路中變阻器應(yīng)接成分壓式，這樣電壓表的電流在80uA200uA之間，故電流表應(yīng)選A1。根據(jù)電流表、電壓表示數(shù)，可求得電壓表內(nèi)阻Rv5、比擬法某些問題中，因?qū)嶒?yàn)器材不具備缺電流表或電壓表，或因?qū)嶒?yàn)條件限制，或因?qū)嶒?yàn)精度不允許而不能用“伏安法。這時(shí)我們就得依據(jù)問題的具體條件和要求重新選擇實(shí)驗(yàn)原理，用“伏安法的替代形式“比擬法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。例7從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1。要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。器材代號(hào)規(guī)格電流表A1量程100mA，內(nèi)阻r1待測(cè)約40電流表A2量程500uA，內(nèi)阻r2750電壓表V量程1

14、0V，內(nèi)阻r3=10k電阻R1阻值約100，作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器R2總阻值約50電池E電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小開關(guān)K導(dǎo)線假設(shè)干1畫出電路圖，標(biāo)明利用器材的代號(hào)。2假設(shè)選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算r1，那么所用的表達(dá)式r1_，式中各符號(hào)的意義是_。解析：分析題意知道需測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻，按常規(guī)思想應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測(cè)電流表兩端，但經(jīng)分析即使該電流表滿偏時(shí)兩端電壓僅為0.4V，遠(yuǎn)小于10V量程。這恰恰就是此題設(shè)計(jì)考核學(xué)生應(yīng)變能力的“陷阱 根據(jù)所列儀器的特點(diǎn)，電流表A2內(nèi)阻，由此可采用兩電流表并聯(lián)，因?yàn)閮呻娏鞅韮啥穗妷合嗟燃纯墒∪ル妷旱臏y(cè)量，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，由I2r2I1r1得r1= 此

15、題也可理解為“將內(nèi)阻的電流表A2當(dāng)成電壓表使用。這實(shí)際也是伏安法的一種推廣形式。練習(xí)1有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬材料樣品，截面為外方正方形內(nèi)圓，如下圖。此金屬材料質(zhì)量約為0.10.2kg，長(zhǎng)約30cm，電阻約為10。這種金屬的電阻率為，密度為。因管線內(nèi)徑太小，無法直接測(cè)量，請(qǐng)根據(jù)以下器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量其內(nèi)徑。A毫米刻度尺 B螺旋測(cè)微器 C電流表600mA，10 D電流表3A，0.1 E電壓表3V，6k F滑動(dòng)變阻器2 k，0.5AG滑動(dòng)變阻器10，2A H直流穩(wěn)壓電源6V，0.05 I開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線假設(shè)干 1除待測(cè)金屬材料外，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有 。只填代號(hào)字母 2畫出你設(shè)計(jì)方案的實(shí)

16、驗(yàn)電路圖，并把所選儀器連成實(shí)際測(cè)量電路。 3用的物理常量和所測(cè)得的物理量，推導(dǎo)出計(jì)算金屬管線內(nèi)徑的表達(dá)式。2 1有一游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度。用它測(cè)量一小球的直徑，如圖1所示的讀數(shù)是 mm。 如圖2，用螺旋測(cè)微器測(cè)量一根金屬絲的直徑，如下圖的讀數(shù)是 mm。 2為了測(cè)量?jī)晒?jié)串聯(lián)干電池的電動(dòng)勢(shì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)電路。 其中：E是待測(cè)電池組，內(nèi)阻不能忽略； V1、V2是兩只量程都適宜的電壓表， 內(nèi)阻不是很大，且未知； S1、S2是單刀單擲開關(guān)；導(dǎo)線假設(shè)干。 請(qǐng)根據(jù)電路圖3，在圖4中連線，將器材連成實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量是 。10 11 120

17、 1 2 3 4 5 6 7 8 910 0 10 11 120 10 20用測(cè)出的物理量作為量，導(dǎo)出計(jì)算串聯(lián)電池電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。寫出推導(dǎo)過程 。3用一主尺最小分度為1mm，游標(biāo)上有20個(gè)分度的卡尺測(cè)量一個(gè)工件的長(zhǎng)度，如下圖。由此讀出工件的長(zhǎng)度為_mm。有一塊小量程的電流表G，滿偏電流為100A，內(nèi)阻為500。假設(shè)把它改裝成3V和15V兩量程的電壓表，電流表G應(yīng)與適當(dāng)?shù)碾娮柚颠B接。經(jīng)計(jì)算，改裝后與電流表連接的電阻值在3V擋時(shí)R1=_k，15 V擋時(shí)R2=_k。把改裝的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)表校核，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)表的滿刻度讀數(shù)為15V時(shí)，改裝表的讀數(shù)為14.7V。那么改裝成的電壓表相對(duì)于滿刻度的百分誤差為_。 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電壓表V、R1、R2、滑動(dòng)變阻器R最大阻值為20、電動(dòng)勢(shì)為20V的電源E、單刀單擲和單刀雙擲開關(guān)S1、S2。請(qǐng)你在方框圖中畫出改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖中標(biāo)出3V、15V的接線柱。1答案：1