电学实验基础

第 4节 电 学 实 验 基 础 一 、 电 流 表 、 电 压 表 的 使 用 和 读 数 串+ -百 分 110 并 高低 二 、 滑 动 变 阻 器 的 使 用 (控 制 电 路 的 选 择 )1 滑 动 变 阻 器 示 意 图2 滑 动 变 阻 器 的 使 用A 作 限 流 用 时 ， 把 滑 动 变 阻 器 串 联 在 被 限 电 流 的 电 路 中 ，可 以 接 同 一 端 的 两 个 接 线 柱 或 ， 也 可 以接 对 角 线 上 的 两 接 线 柱 或 ， 开 始 时 ， 应使 接 入 的 电 阻 B 作 分 压 用 时 ， 先 把 电 阻 丝 串 上 电 键 ， 接 到 电 源 两 极 上 ，再 在 电 阻 丝 的 一 端 与 滑 键 之 间 接 上 用 电 器 如 下 图 所示 开 始 时 ， 应 使 用 电 器 上 的 电 压 为 _A、 C B、 DA、 D B、 C最 大 0 3.两 种 接 法 的 比 较 元 贝 驾 考 http:/ 元 贝 驾 考 2016科 目 一 科目 四驾 考 宝 典 网 http:/ 驾 考 宝 典 2016科 目 一 科 目 四 选 用 滑 动 变 阻 器 时 ， 先 要 确 保 电 路 中 电 流 不 超 过 变阻 器 允 许 通 过 的 最 大 电 流 若 用 “ 限 流 式 ” 一 般 选 阻值 适 当 大 一 点 的 ， 但 不 是 越 大 越 好 因 阻 值 太 大 时 ，在 实 验 中 ， 可 能 只 用 到 其 阻 值 较 小 的 一 部 分 ， 滑 动 触头 只 能 在 很 短 的 距 离 内 移 动 ， 使 用 起 来 很 不 方 便 一般 是 选 变 阻 器 总 阻 值 与 用 电 器 的 阻 值 比 较 接 近 的 若 用 “ 分 压 式 ” ， 应 选 择 总 阻 值 适 当 小 一 些 的 滑 动 变阻 器 ， 这 样 可 使 分 出 的 电 压 大 致 上 随 滑 动 触 头 移 动 距离 成 正 比 例 改 变 ， 调 节 起 来 比 较 方 便 2 选 用 器 材 的 一 般 步 骤 ：a 先 找 出 实 验 中 必 须 应 用 的 器 材b 画 出 实 验 电 路 图c 估 算 待 测 电 路 中 I和 U的 最 大 值 d 考 虑 能 否 使 电 表 指 针 在 半 偏 以 上 e 选 择 合 适 量 程 的 电 压 表 、 电 流 表 ， 合 适 的 滑动 变 阻 器 和 电 源 1.电 流 表 的 内 接 法 和 外 接 法 的 比 较四 、 伏 安 法 测 电 阻 题 型 一 ： 实 际 电 表 对 电 路 的 影 响例 1 如 图 甲 所 示 ， 电 压 表 V1、 V2串 联 接 入 电 路 中 时 ， 示数 分 别 为 6 V和 4 V， 当 只 有 电 压 表 V2接 入 电 路 中 时 ， 如图 乙 所 示 ， 示 数 为 9 V， 电 源 的 电 动 势 为 ( )A 9.8 V B 10 VC 10.8 V D 11.2 V【 思 路 点 拨 】实际的电压表是有一定的内阻的，其电压读数跟其内阻的比值即为通过电压表的电流，再运用闭合电路路端电压公式UEIr即可求解 【 答 案 】 C 【 方 法 与 知 识 感 悟 】 1.理想电表：(1)理想电压表的内阻看作无穷大，故视为断路(2)理想电流表的内阻看作为零，故视为短路2实际电表(不能忽略电表内阻对电路的影响)：(1)电表在电路中的作用是能够显示电流、电压的定值电阻(2)已知内阻的电流表可当电压表使用；已知内阻的电压表可当电流表使用 例 2 图 为 用 伏 安 法 测 量 电 阻的 原 理 图 图 中 ， V为 电 压 表 ，内 阻 为 4000 ； mA为 电 流 表 ，内 阻 为 50 ； E为 电 源 ， R为 电 阻 箱 ， Rx为 待 测 电 阻 ， S为 开 关 (1)当 开 关 闭 合 后 ， 电 压 表 读 数 U 1.6 V， 电 流 表 读数 I 2.0 mA.若 将 Rx 作 为 测 量 值 ， 所 得 结 果 的 百 分 误差 是 _题 型 二 ： 电 阻 测 量 电 路 的 选 取 【 思 路 点 拨 】伏安法测电阻时，电流表外接法的测量值是待测电阻RX的真实值与电压表内阻并联的总阻值，内接法的测量值是待测电阻RX的真实值与电流表内阻串联的总阻值 【 答 案 】 (1)20% (2)5% 实验试探法：按右图接好电路，让电压表接线柱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本章两个测电阻实验的测量电路的选取本章实验测定金属丝的电阻率和描绘小灯泡的伏安特性曲线中由于所测金属丝和小灯泡的电阻都较小，故都采用了电流表的外接法 例 3 某 同 学 若 采 用 伏 安 法 测 量 某 待测 电 阻 (约 10 )， 其 能 够 使 用 的 器材 如 下 ： 电 源 (电 动 势 约 6 V)、 电 压表 (量 程 3 V， 内 阻 约 5 k )、 电 流 表(量 程 0.6 A， 内 阻 约 0.5 )、 滑 动 变 阻 器 (0 10 )、开 关 一 个 、 导 线 若 干 他 采 用 了 如 图 所 示 的 实 验 电 路 图 ，他 的 实 验 是 否 可 行 ？ 若 不 可 行 ， 请 你 设 计 一 个 更 好 的 实验 电 路 图 【 思 路 点 拨 】计算限流接法的最小调节电压，电压表的量程是否够用题 型 三 ： 控 制 电 路 的 选 取 察和操作若采用限流接法，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 3本章两个有关伏安法测电阻的实验中控制电路的选取(1)实验测定金属丝的电阻率中采用滑动变阻器的限流式接法；(2)实验描绘小灯泡的伏安特性曲线中由于电压要从零开始调节测多组数据，故采用滑动变阻器的分压式接法 1 读 出 下 列 电 表 的 示 数 .接 0 3 V量 程 时 读 数 为 V.接 0 15 V量 程 时 ， 读 数为 10.7 V 接 0 0.6 A量 程 时 读 数 A.接 0 3 A量 程 时 ， 读 数 为0 80 A 2.13 2.17 0.16 2.有 一 待 测 电 阻 R， 其 阻 值 在 1 000 1100 之 间 ， 实验 室 准 备 用 来 测 量 该 电 阻 值 的 实 验 器 材 有 ：电 压 表 V(量 程 0 15 V， 内 电 阻 约 20 k)电 流 表 A1(量 程 0 10 mA， 内 电 阻 约 20 )电 流 表 A2(量 程 0 300 mA， 内 电 阻 约 40 )滑 动 变 阻 器 R1(最 大 阻 值 为 2 0， 额 定 电 流 为 1 A)滑 动 变 阻 器 R2(最 大 阻 值 为 300 ， 额 定 电 流 为 0.1 A)直 流 电 源 E(电 动 势 为 9 V、 内 电 阻 约 为 0.5 ) 开 关 及 导 线 若 干实 验 要 求 电 表 读 数 从 零 开 始 变 化 ， 并 能 多 测 几 组 电流 、 电 压 值 ， 以 便 画 出 电 流 电 压 的 关 系 图 线 ， 为了 实 验 能 正 常 进 行 ， 减 少 测 量 误 差 ， 还 要 求 滑 动 变阻 器 便 于 调 节 ， 则(1)电 流 表 应 选 用 _(填 实 验 器 材 的 代 号 )(2)滑 动 变 阻 器 应 选 用 _(填 实 验 器 材 的 代 号 )(3)甲 、 乙 、 丙 、 丁 四 个 电 路 图 中 符 合 要 求 的 电 路 图是 _图 A1 R1丙 3 某 同 学 用 伏 安 法 测 一 个 未 知电 阻 的 阻 值 ， 他 先 将 电 压 表 接在 a点 ， 读 得 两 表 示 数 分 别 为U1 3.0 V， I1 3.0 mA， 然 后 将 电 压 表 改 接 在 b点 ，读 得 两 表 示 数 分 别 为 U2 2.9 V， I2 4.0 mA， 如 图所 示 ， 由 此 可 知 电 压 表 应 接 到 _点 误 差 较 小 ， 测得 R值 应 为 . a1 000 【 巩 固 基 础 】1 用 伏 安 法 测 电 阻 ， 可 采 用 下 图 所 示 的 甲 乙 两 种 接法 如 所 用 电 压 表 内 阻 为 5000 ， 电 流 表 内 阻 为 0.5 .(1)当 测 量 100 左 右 的 电 阻 时 ， 宜 采 用 _电 路 (2)现 采 用 乙 电 路 测 量 某 电 阻 的 阻 值 时 ， 两 电 表 的 读 数分 别 为 10 V、 0.5 A， 则 此 电 阻 的 测 量 值 为 _， 真实 值 为 . 甲 2020.08 2 如 图 所 示 为 伏 安 法 测 电阻 的 一 种 常 用 电 路 以 下 分析 正 确 的 是 ( )A 此 接 法 的 测 量 值 大 于 真 实 值B 此 接 法 的 测 量 值 小 于 真 实 值C 此 接 法 要 求 待 测 电 阻 值 小 于 电 流 表 内 阻D 开 始 实 验 时 滑 动 变 阻 器 动 头 P应 处 在 最 左 端A 3 用 伏 安 法 测 金 属 电 阻 Rx(约 为 5 )的 值 ， 已 知 电 流表 内 阻 为 1 ， 量 程 为 0.6 A， 电 压 表 内 阻 为 几 千 欧 ，量 程 为 3 V， 电 源 电 动 势 为 9 V， 滑 动 变 阻 器 的 阻 值 为0 6 ， 额 定 电 流 为 5 A， 试 画 出 测 量 Rx的 原 理 图 【 提 升 能 力 】 4 测 一 个 阻 值 约 为 25 k的 电 阻 ， 备 有 下 列 器 材 ：A 电 流 表 (量 程 100 A， 内 阻 2 k)B 电 流 表 (量 程 500 A， 内 阻 300 )C 电 压 表 (量 程 10 V， 内 阻 100 k)D 电 压 表 (量 程 50 V， 内 阻 500 k)E 直 流 稳 压 电 源 (电 动 势 15 V， 允 许 最 大 电 流 1 A)F 滑 动 变 阻 器 (最 大 电 阻 1 k， 额 定 功 率 1 W)G 电 键 、 导 线 若 干 (1)电 流 表 应 选 ， 电 压 表 应 选 .(2)画 出 测 量 Rx的 量 程 图 B C电 流 表 内 接 ， 分 压 式 如 图 所 示 5 一 直 流 电 压 表 ， 量 程 为 1 V， 内 阻 为 1000 ， 现 将 一阻 值 大 约 为 5000 7000 之 间 的 固 定 电 阻 R1与 此 电 压 表串 联 ， 以 扩 大 电 压 表 的 量 程 为 求 得 扩 大 后 量 程 的 准 确值 ， 再 给 定 一 直 流 电 源 (电 动 势 E约 为 6 7 V， 内 阻 可 忽略 不 计 )， 一 阻 值 R2 2000 的 固 定 电 阻 ， 两 个 单 刀 开关 S1、 S2及 若 干 导 线 (1)为 达 到 上 述 目 的 ， 把 下 图 连 成 一 个 完 整 的 实 验 电 路图 答 案 如 下 图 (2)连 线 完 成 以 后 ， 当 S1与 S2均 闭 合 时 ， 电 压 表 的 示 数 为0.90 V； 当 S1闭 合 ， S2断 开 时 ， 电 压 表 的 示 数 为 0.70 V，由 此 可 以 计 算 出 改 装 后 电 压 表 的 量 程 为 V， 电 源电 动 势 为 V. 76.3 6 某 研 究 性 学 习 小 组 设 计 了 图 所 示 的 电 路 ， 用 来 研究 稀 盐 水 溶 液 的 电 阻 率 与 浓 度 的 关 系 图 中 E为 直 流电 源 ， K 为 开 关 ， K 1为 单 刀 双 掷 开 关 ， V为 电 压 表 ， A为 多 量 程 电 流 表 ， R为 滑 动 变 阻 器 ， Rx为 待 测 稀 盐 水溶 液 液 柱 7 如 图 所 示 是 有 两 个 量 程 的 电流 表 ， 当 使 用 a、 b两 个 端 点 时 ，量 程 为 1 A， 当 使 用 a、 c两 个 端点 时 ， 量 程 为 0.1 A， 已 知 表 头 的 内 阻 Rg为 200 ，满 偏 电 流 Ig为 2 mA， 求 电 阻 R1、 R2的 值 【 解 析 】当使用a、b两个端点时，有Ig(RgR2)(I1Ig)R1，其中I11 A当使用a、c两个端点时，有I gRg(I2Ig)(R1R2)，其中I20.1 A代入数据整理解得R10.4 ，R23.6 . 8 为 了 测 定 电 流 表 A1的 内 阻 ， 采用 如 右 图 所 示 的 电 路 其 中 ： A1是待 测 电 流 表 ， 量 程 为 300 A， 内 阻约 为 100 ；A2是 标 准 电 流 表 ， 量 程 是 200 A；R1是 电 阻 箱 ， 阻 值 范 围 是 0 999.9 ；R2是 滑 动 变 阻 器 ；R 3是 保 护 电 阻 ；E是 电 池 组 ， 电 动 势 为 4 V， 内 阻 不 计 ；S1是 单 刀 单 掷 开 关 ， S2是 单 刀 双 掷 开 关 【 再 上 台 阶 】