电学实验基本原理
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电学实验基本原理
一、电流表的内接法和外接法
1. 电流表的内接法和外接法的比较
内接法 外接法
电路图
误差原因
电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流
I测＝Ix＋IV
电阻
测量值 R测＝U测I ＝RA＋Rx>Rx 测量值大于真实值 R测＝UI测 ＝____________
适用条件
RA Rx RV Rx
适用于测量 ________电阻 ________电阻
2.两种电路的选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，
宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法，简单概括为“内大外小”．
②临界值计算法
图1
③实验试探法：按图1接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，
如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果
电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
二．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法
接法 限流式接法 分压式接法
电路图
特点
①用电器和滑动变阻器的一部分串联，另一部分不起作用 ②调节电压的范围不能从零开始变化 ①用电器和滑动变阻器的一
部分并联后和另一部分串联
②电压可以从零调节到最大
值
适用条件 滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化 滑动变阻器的最大阻值小于用电器的阻值；电压要求从零
开始变化
使用分压式接法的三种情况：
1.
2．
3.
三．实验器材（含量程）的选择
选择的原则：1.安全原则。要求
2.精确原则。要求
3.易操作的原则。
4.可视性强
选择的方法：1.先确定唯一的器材
2.根据题中所给条件估算，确定量程
3.根据所选器材确定电路连接方法。
友情提醒
：已知内电阻的电压表可以当电流表使用，已知内电阻的电流表可以当电压表使
用
1．(2011·深圳中学月考)某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，
用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 Ω.
为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测
量这段导线(用Rx表示)的电阻．
A．电源E(电动势为3.0 V，内阻不计)
B．电压表V(量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ)
C．电压表V(量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ)
D．电流表A(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
E．电流表A(量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω)
F．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A)
G．滑动变阻器R2(最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A)
H．定值电阻R0(阻值为3 Ω)
I．开关S一个，导线若干
图15
(1)如图15所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量，其读数是
________mm.
(2)实验时电压表选________，电流表选________，滑动变阻器选________．(只填代号)
(3)为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中．
(4)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯线材料的电阻率的表达式
为：ρ＝________.
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
器材 规格 器材 规格
小灯泡 标有“3.8 V， 0.3 A”字样 滑动变阻
器R1
最大
阻值
10 Ω，
额定
电流
1.0 A
电压表V 量程0～5 V，内阻约5 kΩ 滑动变阻
器R2
最大
阻值
1 kΩ，
额定
电流
0.5 A
电流表A1 量程0～100 mA，内阻约4 Ω 直流电源E 电动势约为6 V，内
阻约
为0.5
Ω
电流表A2 量程0～500 mA，内阻约0.4 Ω 导线、电键
等
(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________，电流表应选________．
(2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．
图2
图3
(3)利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中，描绘出了如图3所示的小灯泡的伏安
特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)( )
3．(2011·梅州模拟)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，
用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线．实验可供选择的器材有：
A．小灯泡(规格为“2.5 V，1.2 W”)
B．电流表A(量程为0～0.6 A，内阻为1 Ω)
C．电压表V(量程为0～3 V，内阻未知)
D．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流为1 A)
E．滑动变阻器(0～5 Ω，额定电流为0.5 A)
F．电源(E＝3 V，内阻不计)
G．定值电阻R0(阻值R0＝6 Ω)
H．开关一个和导线若干
(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化，且能尽量消除系统误差，在方框内画出实验
电路图．
(2)实验中，应该选用的滑动变阻器是______(填写器材前字母代号)．
图16
(3)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：(I是电流表A的示数，U是电压表
V的示数，U灯是小灯泡两端的实际电压)．请通过计算补全表格中的空格，然后在图16中
画出小灯泡的伏安特性曲线．
I/A 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.48
U/V 0.08 0.15 0.25 0.40 0.60 0.90 1.30 1.85 2.50 3.00
U灯/V
(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本
实验中提供的电源两端，则每个灯泡的实际功率是________W.
1．(1)0.700 (2)电路图如图所示(测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压
式接法亦可) (3)B D F (4)πD2U4LI
解析 (1)螺旋测微器读数时要注意固定刻度上0.5刻度是否已露出，对可动尺读数时要
注意估读到小数点后第三位，单位为mm.
(2)电源的电动势为3.0 V，考虑到电压表的量程和精确度两个因素，电压表应选B；干
路中电流的最大值Imax＝ERx＋R0＝32＋3 A＝0.6 A，电流表应选D；考虑到实验的准确性，
滑动变阻器应选F.
(3)比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表
外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可．
(4)由R＝UI、R＝ρLS和S＝π(D2)2联立解得该铜芯线材料的电阻率的表达式为
ρ＝
πD
2
U
4LI
.
2(1)R1 A2 (2)见解析图 (3)BD
解析 (1)为方便电路调节，滑动变阻器应选择R1；小灯泡正常工作时I额＝0.3 A＝300
mA>100 mA，故电流表应选A2.
(2)因为要求小灯泡
上的电压从0开始增大，滑动变阻器应选用分压式接法；而小灯泡正常工作时R灯＝UI＝
3.8
0.3
Ω≈13 ΩRV＝5 kΩ，故电流表应选择外接法，其实验电路如图所示．
(3)在I－U图象中，图线斜率逐渐减小，小灯泡的R逐渐增大；由P＝U2R知在P－U2图
象中，图线的斜率1R应逐渐减小，故B正确；由P＝I2R在P－I2图象中图线的斜率R应逐渐
增大，故D正确．
[规范思维] (1)电路选择要根据具体的情况来进行确定．(2)实验原理是确定电路的首要
条件．(3)各个用电器的作用要明确，选择电路要根据需要来进行选择．
3．(1)见解析 (2)D (3)见解析图 (4)0.18
解析 (1)要使小灯泡两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，为测量
更准确，应采用电流表内接法，实验电路图如下图所示．
(2)由于采用分压式接法，若选E，则滑动变阻器的电流I＝ER＝35 A＝0.6 A>0.5 A，故滑
动变阻器应选用D.
(3)由第(1)问中所画电路图分析可得：U灯＝U－IRA，则可根据表中数据求出U灯，并画
出U灯－I图线如下图所示.
I/A 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.48
U/V 0.08 0.15 0.25 0.40 0.60 0.90 1.30 1.85 2.50 3.00
U灯/V
0.03 0.05 0.10 0.20 0.35 0.60 0.95 1.45 2.05 2.52
(4)在同一坐标系中作出2U灯＋IR0＝E的图线，根据此图线与灯泡的U灯－I图线的交点
可得此时灯泡的电压U灯＝0.6 V，电流I＝0.3 A．所以，灯泡的实际功率为P＝U灯I＝0.6
V×0.3 A＝0.18 W.
