电学实验的基础知识

电学实验的基础知识一、测量电路与控制电路的选择与设计1．测量电路(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

与真实值比较测量值大于真实值测量值小于真实值

适用条件RA<>RX

适用于大阻值电阻小阻值电阻

(2)两种电路的选择①临界值计算法: RX2RX2>RvRA时，用电流表内接法。

②实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱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。

2．控制电路(1)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法方式内容限流式接法分压式接法对比说明

两种接法电路图串、并联关系不同

负载R上电压调节范围RE

R＋Rab

≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围

大

(2)必须选用分压式的“3种情况”①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法。②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法。③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法。

二、练习1.[测量电路的选择]在伏安法测电阻的实验中，待测电阻RX约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图1(a)或(b)所示，结果由公式R=U/I计算得出，式中U与1分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(填Rx1或Rx2)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。

2．[控制电路的选择]有一个电阻Rx，其阻值大约是10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值。可供选择的电路如图5。可供选择的器材是：A．电动势4.5 V、内阻不计的电源E B．量程为15 V、内阻10 kΩ的电压表V1 C．量程为3 V、内阻6 kΩ的电压表V2 D．量程为300 mA、内阻4 Ω的电流表A1 E．量程为5 A、内阻2 Ω的电流表A2 F．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1 G．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2 H．开关和若干根导线。则选用的电路是_______(填甲或乙)，选用的器材是_____(填器材的字母代号)。3．[实验电路的设计]为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 Ω)，有以下一些器材可供选择。

电流表A1(量程0～50 mA，内阻约10 Ω)；电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.12 Ω)；电压表V1(量程0～3 V，内阻很大)；电压表V2(量程0～15 V，内阻很大)；电源E(电动势约为3 V，内阻约为0.2 Ω)；定值电阻R(20 Ω，允许最大电流1.0 A)；滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)；滑动变阻器R2(0～1 kΩ，允许最大电流0.5 A)；单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)电流表应选_____，电压表应选_____，滑动变阻器应选_____。(填字母代号) (2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。(要求所测量范围尽可能大)

(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________。

4. (2015·北京理综，19)如图6所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )

A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A 5．某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。

实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为15 mA，内阻 RA1约为10 Ω) B．电流表A2(量程为2 mA，内阻RA2＝20 Ω) C．定值电阻R1＝10 ΩD．定值电阻R2＝1 980 ΩE．滑动变阻器R(0～20 Ω)一个F．电压表V(量程为15 V，内阻RV约为3 kΩ) G．蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小) H．开关S一个(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有__________(填写器材前的字母编号)。

(2)画出实验电路图。(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝__________，说明式中题目未给出的各物理量的意义：______________________________________________。

6．(2016·海南单科，12)某同学改装和校准电压表的电路图如图8所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头G满偏电流为100 μA，表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω。

(2)用量程为3V,内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5V: 滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近 (填“M”或“N”)端。(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值 (填“大于”或“小于”)900Ω。

7、某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻．他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示．已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱．该同学顺利完成了这个实验．①实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为（填步骤的字母代号）；A．合上开关S2

B．分别将R1和R2的阻值调至最大

C．记下R2的最终读数D．反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为r E．合上开关S1

F．调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时

G1的示数②仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“相等”）；③若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式，RS=

8、为了测量一个“12 V、5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：0～0.6 A，0～3 A，内阻可忽略；电压表：0～3 V，0～15 V，内阻很大；滑动变阻器：阻值范围0～20Ω，允许最大电流1 A 开关一个，导线若干。实验时要求加在灯泡两端的电压可从0 V调到12 V. ①请在方框中画出实验电路图. ②按画出的电路图，在图3的实物图上连接. ③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。某次测量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为 A，此时小灯泡的实际功率为 W。

9、某同学想用伏安法测量电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测电阻R（约200Ω），直流电源E（电动势4V，内阻不计）电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）电压表V2（量程0～l5V，内阻约25kΩ）滑动变阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）开关S，导线若干，为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，①应选择的器材有待测电阻R、电源E、开关、导线以及______、______、______（填仪器符号）；②请在答题卡线框内画出测量的电路图．

练习参考答案：Rx1 大于小于 2、甲A、C、D、F、H 3、（1）A1 V1 R1 (2)略（3）U/I -R 4、C 5、（1）ABD (2)图略（3）I2(R2+RA2)/(I1-I2) I1、I2为电流表A1 A2 的示数 6、(1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于

7、①BEFADC ②相等③I1r/I-I1 8、①②略③0.40 2.4 9、①A2；V1；R1；②电路图略