电学实验基础电学仪器的读数

第41讲电学实验基础教案核心素养：1、游标卡尺的使用2、螺旋测微器的使用3、电压表和电流表的使用4、测量电路的接法和选择5、实验器材的选择和实物图连接6、电表的改装1．(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为10等分、20等分，则读数依次为________ mm、________ mm。

(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是________mm。

答案(1)17.5'23.35(2)2.140(2.139～2.141均正确)解析(1)题图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。

题图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。

(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14.0，最后的读数：2.0 mm＋14.0×0.01 mm＝2.140 mm。

2．(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中表针示数为________ A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________ A，图中表针示数为________ A。

(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________ V，图中表针的示数为________ V。

若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中表针示数为________ V。

答案(1)0.020.440.1 2.20(2)0.1 1.700.58.5解析(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。

(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V 量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V。

图13-1 图13-2 专题电学实验一、实验仪器的读数高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。

除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。

读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。

【巩固练习】1、按照有效数字规则读出下列电表的测量值． ⑴⑵接0~3V 量程时读数为_______V ． 接0~3A 量程时读数为_______A ． 接0~15V 量程时读数为______V． 接0~0.6A 量程时读数 A ． 2、螺旋测微计方法：_______________________________________________________________3、万用电表某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆挡不合适，又改换另一欧姆挡测量，两次测量时电表指针所指的位置如图 中的虚线所示，下面列出这两次测量中的有关操作： A ．将两根表笔短接，并调零B ．将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置C ．记下电阻值D ．将多用电表面板上旋钮旋到“×100”挡E ．将多用电表面板上旋钮旋到“×10”挡F ．将多用电表面板上旋钮旋到交流 500 V 挡(1)根据上述有关操作，将两次的合理实验步骤按顺序写出(用字母表示，字母可以重复使用)____________ (2)该电阻的阻值是________例2．下图为一正在测量中的多用电表表盘(1)如果是用×10Ω挡测量电阻，则读数为________Ω. (2)如果是用直流10mA 挡测量电流，则读数为______ __mA.(3)如果是用直流5V 挡测量电压，则读数为________V.1 2 3 0 5 10 15 V 00.2 0.40.6 0 1 2 3 A3．用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十k Ω的电阻Rx ，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S 为选择开关，P 为欧姆挡调零旋钮，正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上． a ．将两表笔短接，调节P 使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔 b ．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx 的阻值后，断开两表笔 c ．旋转S 使其尖端对准欧姆挡×1k d ．旋转S 使其尖端对准欧姆挡×100 e ．旋转S 使其尖端对准交流500V 挡，并拔出两表笔________． 根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_______ _______Ω.二、电表的改装 1.灵敏电流表G （1）三个主要参数①内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。

电学实验知识汇总一 电表的读数像电表,弹簧秤这样的仪器读数时,先看量程,再看总格数,再看最小分度值.(即最小一格表示多少)最小分度值是"1"的,(包括1,0.1,0.01,0.001等)要估读到最小分度值的十分之一.(与前面的括号对应, 读到0.1,0.01,0.001,0.0001等,即保证0--9这10个数字在读数的最末一位都有机会出现,且误差出现在下一位)最小分度值是"2"的,(包括2,0.2,0.02,0.002等)要估读到最小分度值的二分之一.(与前面的括号对应, 读到1,0.1,0.01,0.001等,即保证0--9这10个数字在读数的最末一位都有机会出现,且误差出现在最小分度的同一位).最小分度值是"5"的,(包括5,0.5,0.05,0.005等)要估读到最小分度值的五分之一.(与前面的括号对应, 读到1,0.1,0.01,0.001等,即保证0--9这10个数字在读数的最末一位都有机会出现,且误差出现在最小分度的同一位).二 电表的改装〔1〕灵敏电流表〔表头〕原理和主要参数电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的。

电流表的主要参数有，表头内阻R g ：即电流表线圈的电阻；满偏电流I g ：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U ：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故U g ＝I g R g〔2〕电流表改装成电压表原理 用表头无法直接测量大电压，即无法将大电压直接加在表头两端，须有一个大电阻来分压。

即得使用串联电路，这样表头和分压电阻和总电压与加在表头两端的电压成正比，这样我们可以给表头换个表盘，使它不再显示表头两端的电压，而显示表头和分压电阻两端的总电压。

方法： 串联一个分压电阻R ，如下列图，假设量程扩大n 倍，如此根据分压原理，需串联的电阻值 g g gRR n R U U R )1(-==，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。

§3—2 电学基本仪器简介及操作规程电学实验中，经常使用各种电表、电阻器、电源等，如果使用不当或接线错误，不仅影响实验的正常进行，而且会损坏仪器，甚至造成人身伤害。

因此下面将常用电学仪器的结构、工作原理、性能、使用方法以及电学实验中所必须遵守的一般操作规程做一些介绍。

1. 电学基本仪器简介电 表：在大学物理实验中常用的电表，如电流计、电流表、电压表等，它们共同的结构特点是具有固定的永久磁铁和转动的线圈，并利用永久磁铁的磁场对通电线圈的作用原理而制成，这类电表通称为磁电式电表。

1) 电流计电流计的结构如图3-2-1所示，马蹄形永久磁铁的两个磁极制成凹圆弧形，中间装有固定不动的圆柱铁芯，铁芯外面套有矩形线圈。

线圈在磁铁和铁芯间狭窄的空隙里能绕轴线灵活转动，轴上还装有上、下两个游丝，电流从电表的正极流入，经上游丝、线圈、下游丝再从负极流出。

当电流通过线圈时，磁场对线圈有磁力矩作用，使线圈带着指针一起转动，直到和游丝的扭力矩相平衡为止。

而指针偏转角度（通过标度尺）和通过线圈的电流成正比，因此我们可根据指针偏转角度测量电流的大小，这就是电流计的工作原理。

电流计灵敏度比较高，常用的电流计能指示出510 A 的电流。

有些电流计指针的平衡位置在标尺中间，当电流以不同方向流过线圈时，指针分别向左右偏转，因此它可以检验电路上有无电流通过，故又称检流计。

电流计不能通过较大的电流，否则线圈、游丝会因电流过大而迅速变形损坏。

2) 电流表（又称安培表）电流表用以测量电路中的电流强度，它是由一个电流计并联一个很小的电阻（称分流电阻）所构成，如图3-2-2所示。

电流表指针的平衡位置在标度尺的一边．分流电阻s R 的作用是使电路中的电流大部分通过分流电阻，只有小部分通过电流计的线圈。

这样就可用来测量较大的电流，并联不同大小 图3-2-2 图3-2-1 电流计的结构大学物理实验42 的分流电阻，同一仪表可测不同大小的电流强度。

电学实验复习1. 电表的读数与选择2.供电电路与滑线变阻器的选择3. 测量电路的选择4. 从原理图到实物图的连接5. 电阻测量六大方法的归纳6. 实验数据的处理方法7 几种典型误差的分析一、电学测量仪表及读数法那么电表的读数①假如不考虑仪表“级数〞，读数的规那么：仪表的读数=准确数值+最小刻度×估读的非常数②假如考虑仪表“级数〞，读数的规那么：仪表一般分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，等级越高，仪表的精度越低。

例：等级为2.5，读数误差：15×2.5%=0.38 =0.4V 。

假如考虑仪表“级数〞，读数表达：V ..U 40357±=，V ..U 4047±=。

所以，五分之一估读即可。

最小刻度为“1〞，非常之一估读；最小刻度为“2〞，二分之一估读；最小刻度为“5〞，五分之一估读；欧姆表，由于刻度不均，可以不估读，但估读同样不会错(一般是以二分之一估读)。

1.最小分度是1〔包括0.1、0.01等〕的仪器，测量误差出如今下一位〔即估读到最小分度下一位〕，下一位按1/10估读。

假设无估读，那么在最小分度的下一位补“0〞。

安培表0～3A 档、电压表0～3V 档等。

精度(即最小分度值〕为0.02A ，在百分位上。

3.最小分度是2〔包括0.2、0.02等〕，测量误差出如今同一位上，同一位按1/2估读，即缺乏半小格舍去，超过半小格按半格估读，接近满格按满格估读。

练一练小结：凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，假设无估读，那么在精度的下一位补“0〞。

凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位〔含估读数〕，假设无估读不需补“0〞。

假设用0~0.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出如今安培的百分位〔0.01安〕，读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置那么舍去，指针正对半小格那么取为0.01安，指针超过半小格时那么算一小格即0.02安。

电学实验汇总一、仪器的读数问题1．多用表的读数问题、电路故障判断【例1】（卷）某照明电路出现故障，其电路如题6图1所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。

维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。

他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

①断开开关，红表笔接a点时多用表指示如题6图2所示，读数为V，说明正常（选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯）。

②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和题6图2相同，可判断发生故障的器件是。

（选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯）【解析】①多用电表直流50V的量程读中间均匀部分，共50格，每格1V，应该估读到0.1V，指针在11~12之间，读数为11.5V。

开关断开，相当于电压表并联在蓄电池两端，读出了蓄电池的电压，故蓄电池是正常的。

②两表笔接b、c之间，闭合开关，测试电压相同，说明a、b之间是通路，b、c之间是断路，故障器件是小灯。

【答案】①11.5（11.2～11.8）；蓄电池②小灯【点评】本题考查了万用表读数，读数时应注意估读；考查了利用万用表进行电路故障判断的问题。

2．螺旋测微器、游标卡问题（卷）现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。

螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（b）所示。

（1）由上图读得圆柱体的直径为mm，长度为cm。

（2）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别为D、L，测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ= 。

【解析】螺旋测微器读数：1.5mm＋34.5×0.01mm=1.845mm，游标卡尺读数：42mm＋8×0.05mm=42.40mm。

（2）根据电阻定律公式得，代入相关测量物理量可得。

【答案】（1）1.844 （在1.842～1.846围的均可）；4.240；（2）2．电压表的读数问题、滑动变阻器的分压式接法【例3】（卷）某同学设计的可调电源电路如图（a）所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。

第一部分 电学实验基础一、 读数问题1. 估读与不估读（1）常见读数有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、欧姆表、电阻箱（2）除了游标卡尺、电阻箱不估读，其余都要估读。

2. 估读分两种情况：（1）若精度末尾以1结尾，要估读到下一位，即读数结果保留到精度的下一位；例如：精度为0.01mm ，结果要以千分位结尾，例如3.230mm 。

（2）若精度末尾以2、5结尾，不估读，读数结果保留到本位即可；例如：精度为0.2A ，结果以十分位结尾，例如：6.6A 。

（3）凡是读数问题都先算精度，再读数。

3. 常见几种读数（1）游标卡尺的读数：主尺上读数+对齐的游标格数×精度（最小分度值）。

注意0刻度位置；1.1 cm ＋4×10cm 1.0＝1.14 cm 1cm ＋12×20cm1.0＝1.060 cm （2）螺旋测微器的读数：主尺上读数+转动格数×精确度；精度：0.01 mm；注意：是否过半刻度。

读作： 6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm（3）电压表、电流表读数：读作： 2.30 V读作： 8.0μA 150μA（4）欧姆表的读数：欧姆档：先按精度末尾是否为1或者2、5进行读数，读完后再乘以量程。

注意：读数应从右向左读，左边和右边精度不一样，左边密，右边疏，一般档及以上末尾都没有小数点了，只有档可能有小数点。

4.误差（1）偶然误差：人为因素造成，可能偏大也可能偏小，不可避免；多次测量减小误差；（2）系统误差：电路设计、仪器等因素产生的误差，总是偏大或偏小，可以避免。

例如：内接、外接法引起误差；温度升高，电阻率变大引起的误差。

5. 有效数的处理从左往右，从不为0的数往后数，有几位就是几位有效数，0太多的用科学计数法表示。

练习1．(1)如图甲所示为螺旋测微器测量一金属零件直径时的示数，则该金属零件的直径为________ cm。

电学实验专题（三）多用电表的使用与读数
1．多用电表的读数
电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻度是不均匀的，读数时应注意乘倍率。

2．多用电表使用的几个注意事项
(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。

(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，断电的时候用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，打开电源表笔短接用欧姆调零旋钮调整。

(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。

(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。

由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围。

(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开。

测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。

(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。