完整word高中电学实验专题复习

  • 格式:docx
  • 大小:228.44 KB
  • 文档页数:8

高中电学实验专题复习 一、常见电路 1 测电阻电路(或描绘伏安特性曲线电路,或测量功率电路,或测量电阻率电路)

(1 )图1为分压式,外接法 (2) 图2为限流式,外接法 (3) 将图1改为分压式,内接法 (4) 将图2改为限流式,内接法 测电阻电路,共有四种电路 2•测电动势和内阻电路

(1) 测量电路如图 (2) 测量方法 第一、计算方法 测两组端电压 U和电流I值,然后通过以下式子求解。 E = U1 + I1r E = U2 + I2r 第二、作U——I图象方法

通过调节滑动变阻器,取得多组( U , I)值,然后在坐标中描点,连成直线 用图象处理问题,须注意以下几点: ① 连直线的方法:让尽可能多的点在直线上,直线两则分布的点的个 数大致均匀偏离直线较远的点舍去。 ② 纵轴截距的含义:电动势 E ③ 横轴截距的含义:短路电流 I0

④斜率的含义:电阻。求解方法: r= Io或用直线上任意两点求解斜率的绝 对值。 3.电流表、电压表改装电路 (1)把电流表改装电压表电路 ① 用半偏法测电流表的内阻 rg。 先将R调到最左端,闭合 S1,断开S2,调节R使电流表满偏,然后使 R 不变,闭合S2调节R'使电流表指到满刻度的一半,此时电阻箱 R'勺读数即为电流表的内阻 rg。 注:此处R'只能用电阻箱,而不能用滑动变阻器, 其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了, R 一般使用滑动变阻器,其阻值要求较大,以减小因闭合 S2而引起总电流的变化,从而减小误差。

② 改装电路 Rx = U/Ig — rg 其中U为改装后的满偏电压 一⑥ ------- 邑一

③ 核对电路

调节R,改变电压,比较改装表和标准表 V的读数,并计算百分误差

u U°| Uo X 100% 其中u是改装表的读数,U 0

是标准表的读数

注:改装电压表和标准电压表并联进行核对 ④表流表内阻误差分析 在半偏法测内阻电路中,当闭合 S2时,引起总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流, 而此时电流表半偏,所以流经 R'的电流比电流表电流多, R'的电阻比电流表的电阻小,但我们就把 R' 的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。 (2)电压表改装电流表电路 ① 用半偏法测电压表的内阻 - 先将R调到最左端,闭合S1和S2,调节R使电压表满偏,然后使R 不变,断开S2调节R'使电压表指到满刻度的一半,此时电阻箱 R'的[ 读数即为电流表的内阻 注:此处R '只能用电阻箱,而不能用滑动变阻器, 其阻值只需比电压 表的电阻大一点就可以了, R一般使用滑动变阻器,其阻值要求较小, 以减小因闭合S2而引起总电压的变化,从而减小误差。 ② 改装电路 若改装电压表量程为 U,内阻为Rv,改装后的电流表的量程为 I, 则并联电阻 ③ 核对电路 要求标准表

计算方法为 Io x 100%

注意:将改装电流表和标准电流表串联进行核对 ④电压表内阻误差分析 在半偏法测电压表内阻电路中,在断开 S2时,引起总电阻增大,滑动变阻器两端分得电压将超过原 电压表的满偏电压,调节 R'使电压表半偏时,R'上的电压将比电压表半偏电压大,故 R'的电阻比电压表 的内阻大,所以测得电压表内阻偏大。

二、器材选取原则 1 •准确性原则:选用电表量程应可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时尽可能使指针接 近满量程,若指针偏

转不到满偏角度的1 /3,读数误差较大。 2•安全性原则:通过电源,电表,滑动变阻器,用电器的电流不能超过其允许的最大电流。

3 •便于操作原则:选择控制电路时,既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求,又要注意便于操 作。

三、电路选取 1. 电流表内外接法选取

(1)基本电路

1—

1

----------- ------------- ------------ ------- ® *

(2)电路的对比

连接方式 误差来源 测量值与真实值关系 适用范围

R- rg。

Rx =

A和改装表串联才能进行核对, 其百分误差的

K= 外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测 的电流,故:R测内接法 电流表分压 电压表读数大于待测电阻两 端的电压,故:R测(3)判断方法

① 直接比较法:当待测电阻 Rx较小且远小于电压表内阻 Rv时,应选用外接法;当待测电阻 Rx较大且远 大于电流表内阻 RA时,应选用内接法。

② 临界值法:当待测电阻 Rx< RARV时,视Rx为小电阻,应选用外接法;当 Rx> RA RV时,视Rx为 大电阻,应选用内接法;当 Rx = RARV时,两种接法均可。 2 •滑动变阻器分压式、限流于接法选取

(1)基本电路

限5充式电幣 (2)电路的对比

调节范围 限流式电路 分压式电路

RxU U Of

U

电压调节范围

Rx R

U U 电流调节范围 Rx R Rx Of R

x

说明:U为电源端电压,R为滑动变阻器最大电阻, Rx为待测电阻阻值。 (3)判断方法

①负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻 R,须用分压式接法,此时若采用限流式接法对电路基本起不到 调节作用。 ② 要求负载上电压或电流变化范围大,且从零开始连续可调,须用分压式接法。 ③ 采用限流电路时, 电路中的最小电流 (电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流 (电压)时, 应采用变阻器的分压式接法。 ④ 负载电阻的阻值 Rx小于滑动变阻器的总电阻 R或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零 开始起调,可用限流式接法。 ⑤ 两种电路均可使用时应优先用限流式接法,因为限流式接法总功率较小。 例1 •有一小灯泡上标有“6 v,0 .6W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的 I — U图像,已知所用 器材有:

A .电流表:0—0.3A,内阻1 Q B.电压表:0 — 15V,内阻20k Q C.滑动变阻器:0 — 30Q,额定电流2A D.学生电源(直流 9V)

E.开关一只,导线若干 四、伏安法测电阻及电路的延伸设计 1、 伏安法 女口:例2 2、 比例法

受一些特殊的实验条件限制, 比如:电流(或电压表)表面上虽有刻度,但无刻度值(或刻度值模糊) 这时我们不能直接读出电流或电压,但可根据电流或电压表刻度均匀的特点,通过测量其指针偏转格数用 比例法完成测量。

为使实验误差尽量减小,试画出合理的实验电路图 例2 •在“测定金属的电阻率”实验中,若粗估金属丝的电阻 Rx约为3 Q,为减小误差,要求金属丝发热

功率P<0.75W,备有的部分器材有: A • 6V的电池组

C.电流表(0—3A,内阻0.01 Q) E.电压表(0— 15V,内阻5k Q) G.滑动变阻器(0—20Q,额定电流

B、电流表(0—0.6A,内阻0.5 Q) D、电压表(0—3V,内阻1kQ) F、滑动变阻器(0—100 Q,额定电流1A)

1A)

(1)上述器材应选用的是 _____________________________ 。(用字母代替)

(2)画出实验电路图 例3 .一个未知电阻Rx,阻值大约为10k — 20k •为了较为准确的测定其电阻值,实验室中有如下器 材:

电压表V1 (量程3V、内阻约为3k ) 电压表V2 (量程15V、内阻约为15 k ) 电流表A1 (量程

200 A、内阻约为100 ) 电流表A2 (量程5mA、

内阻约为10 ) 电流表A3 (量程0.6A、内阻约为1 ) 电源 电动势为3 V 滑动变阻器R的最大阻值为200 开关S

a. 在实验中电压表量程应选 ,

电流表应选 。

b. 为了尽可能减少误差,请你在虚线框中画出本实验的电路图。

c.

V A1 A2 A3

图7 例4:现有一阻值为10.0 Q的定值电阻,一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度 但无刻度值。要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案, (已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源 电动势,电源内阻约为几欧),要求: (1) 画出实验电路图

(2) 简要写出完成接线后的实验步骤

(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式 r= ____________

3、替换法

用“伏安法”测电阻一般有电流表外接与电流表内接两种线路,因为电流表及电压表本身并非理想电表, 这两种线路都存在误差;另一种情况是实验只提供一只电流表或电流表本身读数不准,这时我们可以考虑 在保证电表读数不变的前提下,用一定值电阻(电阻箱)替换待测电阻,完成实验并提高测量准确性: 例5:在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值 R,现有如下器材:读数不准的电流表 A、定值电Ro、电阻箱R1、滑动变阻器 R2、单刀单掷开关 S1、单刀双掷开关 S2、电源和导线。

(1) 画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。 (2) 写出主要的实验操作步骤

解析:(1)实验电路如右图所示。 (2)①将S2与Rx相接,记下电流表指针所指位置 ②将S2与R1相接,保持R2不变,调节R1的阻值,使电流表的指针在 原位置上,记下 R1的值,则Rx = R1。

4、伏安法的推广

对一些特殊电阻,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计也有其特殊性:一是要注意到其自身量程 对电路的影响,二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。

例6:某电压表的内阻在 20kQ ~50kQ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可供选用的器材:待测电 压表V (量程3V)、电流表A1 (量程200UA)、电流表A2 (量程5mA )、电流 表A3

(量程0.6A)、滑动变阻器R (最大值1k Q、电源E (电动势4V),开关 So (1) ______________________________________________ 所提供的电流表中,应选用 。 (2) 为了减少误差,要求测量多组数据,试画出符合要求的电路图。

解析:因为通过电压表的电流必须由电流表测定,所以电流表与电压表应串联,这实际上就是一种特殊的

解析:(1)电路图如右图所示。 (2) ①断开开关,记下电压表偏转格数 Ni ;②合上开关,记下电压表格数 (3) 设电压表每偏转1格表示Uo,当K断开时,由闭合电路欧姆定律得: E= U1 = N1U0

N2。

一/

------------ 4

----- 7 7 K

当K闭合后,有:E = U2+ —r,即E= N2U0+ " " 0 r,联立两式解得: R R r= R

N1 N

2

N2

O