电学实验复习

电学实验复习

一．滑动变阻器的两种接法

1． 如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法．

2．两种电路的比较

负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻） 相同条件下电路消耗的总功率

限流接法

0RRRLLE≤UL≤E

0RREL≤IL≤LRE EIL

分压接法

0≤UL≤E 0≤IL≤LRE E（IL＋Iap）

比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小

3．滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法

滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取．

（1）下列三种情况必须选用分压式接法

①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法．

②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法．因为按图（b）连接时，因RL>>R0＞Rap，所以RL与Rap的并联值R并≈Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=0RU·Rap，显然UL∝Rap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作．

③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法．

（2）下列情况可选用限流式接法

①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法．

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法． ③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法．

二．电流表内接和外接法的选择

采用电流表内接法的条件：Rx>>RA； 采用电流表外接法的条件：Rv>>Rx

三．描绘小灯泡的伏安特性曲线

1．实验原理：在纯电阻电路中，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，U—I图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U—I曲线。

2．实验器材： 小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干

3．实验步骤

1）、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。

2）、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端,电路经检查无误后，闭合电键S。

3）、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U,记入记录表格内,断开电键S；

4）、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。

5）、拆去实验线路，整理好实验器材。

4．、注意事项

1）、因本实验要作出I—U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；

2）、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；

3）、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小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额定电压；

4）、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；

5）、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。

5．实验电路图

例题：在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列

器材供选择：

A．待测小灯泡“3.0 V、1.5 W”

B．电流表(量程3 A，内阻约为1 Ω)

C．电流表(量程0.6 A，内阻约为5 Ω) D．电压表(量程3.0 V，内阻约为10 kΩ)

E．电压表(量程15.0 V，内阻约为50 kΩ)

F．滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA)

G．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A)

H．电源(电动势为4.0 V，内阻不计)

I．电键及导线等

(1)为了使实验完成的更好，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变

阻器应选用________．(只需填器材前面的字母即可)

(2)请在虚线框内画出实验电路图．

图7－5－5

(3)某同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图7－5－5所示．则电压值为

________ V，电流值为________ A，小灯泡的实际功率为________ W.

四．测量金属的电阻率

1．实验原理：根据电阻定律可知，金属的电阻定律SlR，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积和导线的电阻，就可以求出金属丝电阻率。

根据IUR，只要测出金属丝两端的电压和金属丝中的电流，就可以测出金属丝的电阻，即用伏安法测出金属丝的电阻R。

金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出 ，即241dS。金属丝的直径可由螺旋测微器来测量，这是本实验的实验原理。

如果用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为lIUd42

2．螺旋测微器的读数：

例：用螺旋测微器测金属导线的直径，其示数如图所示，

该金属导线的直径为 mm

3．由于被测电阻丝的电阻较小，一般为105，电压表V3档的内阻约为K3，电流表A6.0档的内阻约为1.0，所以测量电路应采用电流表外接法。为了调节金属丝两端的电压，应选用滑动变阻器，根据实际情况，也可以采用滑动变阻器的限流接法。连接电路时电键应断开，并把滑动变阻器的阻值调至最大。

例1：用伏安法测金属电阻RX（约为5Ω）的值，已知电流表的内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几千欧，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0 ~ 6Ω，额定电流为5A，试画出测量RX的原理图。

例2：在测定金属电阻率的试验中，某同学连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：

①若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是 （填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”）。

② 若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 档（填“欧姆×100”“直流电压10V”或者“直流电流2.5mA”）,再将 (填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是 、 、 。

五．测电源的电动势和内阻

1实验原理：

（1）实验依据：闭合电路的欧姆定律

（2）实验电路：

2．注意事项：

1）、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选得大些(选用已使用过一段时间的干电池)。

2）、在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化。

3）、在画U—I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上。不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差。

4）、干电池内阻较小时，U的变化较小。.此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始，如下图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流。另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点。用

计算出电池的内阻r。

IUrΔΔ3．数据处理：描点画图法

作图：

（1）图线与纵轴交点为

（2）图线与横轴交点为I短=

（3）图线的斜率绝对值表示

以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U—I坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻r，即

例题1：某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5Ω）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图14(a).

①在图14（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。

②请完成下列主要实验步骤；

A、检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图14（c）所示，读得电阻值是____________；

B、将开关s1闭合，开关s2断开，电压表的示数是1.49V；

C、将开关s2_______,电压表的示数是1.16V；断开开关s1 。

③使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_______（计算结果保留二位有效数字）。

④由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_________(填“大”或“小”)。

例题2．某同学利用DIS、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示。实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的1/U-1/R关系图线a。重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图2中的图线b。

（1）由图线a可知电池a的电动势Ea＝__________V，内阻ra＝__________。 IUr E R0

数据 电压

采集器 传感器 S R1

计算机

图1