高三一轮电学实验基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电学实验基础,1、电表改装及读数,2、电路选择：,伏安法测电阻的电流表内外接法选择；,滑动变阻器分压限流接法选择；,电表选择；,3、游标卡尺、螺旋测微器读数,一、电表的改装,1、表头构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成,I,U,g,G,I,g,R,g,电路图：,（1）,满偏电流,:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig,（2）,电流表的内阻,:表头G的电阻Rg,（3）,满偏电压,:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug,Ug=IgRg,2、把灵敏电流计改为电压表,有一个电流表电阻Rg=1000欧,满偏电流Ig=100A.要把它改装成量程为3V的电压表,应该怎样改装呢?,改装后的电压表内阻多大？,(R=29K R,V,=30K).,电路图,G,I,g,R,g,U,g,U,R,R,V,Ig,U,R,V,3、把灵敏电流计改为电流表,电阻Rg是1000欧,满偏电流Ig是100A的电流表,要改装成量程为1A的电流表,应该怎样改装呢?,( 0.1欧 ),G,I,g,R,g,I,R,R,A,U,I,R,A,电路图,主要用来测量电路电流的仪器,4、实验仪器读数：,主要用来测量电路中两端电压的仪器,5、,电流表电压表的读数,原则：,凡最小分度值是,以,“,1,”,为单位的.,有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补,“,0,”,0,1,2,3,A,读数：0.70A,基本仪器的读数,0,1,2,3,V,读数：2.40V,基本仪器的读数,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），若无估读不需补,“,0,”,。若用00.6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，因此误差出现在安培的百分位（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，,将最小分度分为二等分，把不足半等分的舍去，等于或超过半等分的算一个等分。,图 8,如图8所示安培表指针位置，若用,0-0.6A,量程时，,读数为0.32A,基本仪器的读数,0,0.2,0,.,4,0.6,A,读数：0.14A,基本仪器的读数,读数：0.37A,0,0.2,0,.,4,0.6,A,（3）当电压表在15伏档位，表盘的最小分度值为0.5伏格，虽能准确读到0.5伏，但误差仍出现在最小分度值的同一数位上，即伏特的十分位。其估读法则是：,将最小分度分为五等分仍按不足半等分舍去，等于或超过半等分算一个等分。,如图7所示伏特表指针位置，若用,0-15V,量程时，,读数为12.5V。,图 7,基本仪器的读数,0,5,10,15,V,读数：10.5V,基本仪器的读数,0,5,10,15,V,读数：9.3V,6、电阻箱,与滑动变阻器一样提供可变电阻，但电阻箱的电阻可以直接读出，电阻的变化是不连续的。,（一）电流表的内、外接法,根据电流表和待测电阻相对于电压表的位置，分为电流表外接法和电流表内接法，分别如图(甲)和(乙)所示，简称外接法和内接法,测量中，电阻的测量值定义为实验得到的电压值和电流值比值，表达式为,二、电路的选择,电流表,外接法,电压表示数:,电流表示数:,A,V,R,X,测量值偏小,误差来源于电压表的分流,，分流越小，误差越小,当,R,x,测量值偏大,当,R,x,R,A,时，R,测,越接近R,真,，误差越小。应采用电流表的,内接法,，所以该电路,适合测量大电阻,。,误差来源于电流表的分压,，分压越少，误差越小。,电阻测量值为电阻真实值和电流表内阻的串联电阻值。,电流表的内、外接法的选择可总结为三种方法：,阻值比较法：这是一种定性判断方法，多数问题中的电路选择均可依此判断方法是,若,R,x,R,A,，宜采用电流表,内接法,若待测电阻阻值为几百欧以上的大电阻用电流表内接法，若待测电阻阻值为几欧以下的小电阻用电流表外接法,用临界值计算法：若待测阻值为中等大小，不易定性判断，且知道电流表和电压表的阻值约为多大时，可用此方法：,当 时内、外接法均可,当 (即,R,x,为小电阻)时用外接法,当 (即,R,x,为大电阻)时用内接法,如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，即： 应采用外接法,试触法：不知道电流表和电压表的大约阻值，也不知待测电阻阻值大约是多少时采用此法电路如图所示分别将导线a端与b、c点接触：,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，即： 应采用内接法。,方法提示：,“内大外小”,，即内接法测量值比真实值偏大，内接法适合测量,较大,的电阻；外接法测量值比真实值偏小，外接法适合测量,较小,的电阻。,（二）滑动变阻器的分压、限流接法,为了改变待测电阻两端的电压(或通过的电流)，常把滑动变阻器与电源连接作为供电控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式，如图(甲)、(乙)所示，分别叫限流式接法和分压式接法,待测电阻供电电压的最大调节范围： (不计电源内阻),滑动变阻器的限流式接法：,如图，,R,x,为待测电阻，,R,为滑动变阻器的总电阻,电路连接特点：它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联,该电路的优点是电路耗能小，操作简单一般适用于,用大阻值滑动变阻器测量小阻值电阻,从该表达式中，可以看出：其电压变化范围较小，,R,x,比,R,大得越多，变化范围越小,滑动变阻器的分压式接法：,该电路优点是电压调节范围宽，但该电路较为复杂，操作也复杂，耗能也较大一般适用于,用小阻值滑动变阻器测量大阻值电阻,电路连接特点：接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联,待测电阻供电电压的调节范围是：,0E,(不计电源内阻),如图，,R,x,为待测电阻，,R,为滑动变阻器的总电阻,采用限流式接法时，,电路不能安全工作,，如电路中的最小电流(电压)仍超过电流表(电压表)的量程或超过用电器的额定电流(电压)时，应采用分压式接法,实际选择的原则：以下几种使用分压式接法：,（其余情况用限流式接法）,从零开始连续可调，须用分压式接法,待测电阻,R,x,远大于滑动变阻器总电阻,R,时，须用分压式接法,在这种情况下，滑动变阻器的滑片从一端移到另一端，电路中的电流变化仍极小，,待测电阻的电流（电压）变化范围很小。,在用伏安法测电阻（待测电阻约为2K,）,的实验中，所用电压表的内阻约为20K,，电流表的内阻约为10，使用滑动变阻器的总电阻为50，选择能够减小误差的电路进行实验，画出此实验的电路原理图。,例与练,解析：,故电流表应采用内接法。,滑动变阻器的总电阻R=50,远小于待测电阻的阻值，故采用滑动变阻器的分压接法。,若采用限流式接法，待测电阻上电流和电压的变化很不明显，测量误差较大。,A,V,R,x,R,用伏安法测金属电阻,R,x,（约为5,）的值，已知电流表内阻为1，量程为0.6A，电压表内阻为几K，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为06，额定电流为5A，试画出测量,R,x,的原理图。,例与练,解析：,故电流表应采用外接法。,如果采用变阻器限流接法，待测电阻,R,x,的电压变化范围约为45/129V，显然所提供的电压表量程不够，所以变阻器采用分压接法。,R,V,A,R,x,用伏安法测量某一电阻 R,x,的阻值，现有实验器材如下：,待测电阻 R,x,(阻值约5,，,额定功率为 1W)；,电流表 A,1,(量程 00.6A，内阻0.2)；,电流表 A,2,(量程 03A，内阻0.05,）,电压表 V,1,(量程 03V，内阻3 k)；,电压表 V,2,(量程 015V，内阻15 k)；,滑动变阻器 R,0,(050,）,蓄电池(电动势为 6V)、开关、导线,为了较准确测量R,x,阻值，电压表、,电流表应选_，,并在下面画出实验电路图,V,1,、A,1,例与练,2滑动变阻器的选择：滑动变阻器在电路中主要是起调节电压或电流的作用，其额定电流不能小于实验电路中最大电流同时根据电路类型来选择，,如果接成限流电路，往往选择与待测电阻阻值相当的滑动变阻器，如果接成分压电路，往往需要选择阻值较小的滑动变阻器,（三）电学实验仪器的选择,1电流表、电压表的选择：对于电表，量程首先要达到测量的范围，电流表或电压表量程要大于等于所测量的最大值，同时量程又不能太大，,务必使指针有较大偏转,(,一般要大于满偏度的1/3,)，以减小读数带来的误差,3电源或保护电阻也要根据实验原理进行判断,已知电阻丝的电阻约为10,，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有,（只填代号）。画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图。,A、量程是0.6A，内阻是0.5,的电流表；,B、量程是3A，内阻是0.1电流表；,C、量程是3V，内阻是6k电压表；,D、量程是15V，内阻是30k电压表,E、阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器；,F、阻值为010，额定电流为2A的滑动变阻器；,G、蓄电池（6V）；,H、开关一个，导线若干；,例与练,选择的器材为：G、A、C、F、H。,R,V,A,R,x,对于滑动变阻器的连接，,要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑片上,（四）电路图的连接,1、基本方法,画出实验电路图,分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程,画线连接各元件连线方式应是,单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路,2、注意事项,连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错,各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉,R,V,A,R,x,根据电路图，用实线代替导线在所给的实验器材图中连成电路。,游标卡尺的主要部分是主尺(附有左边上爪和下爪)和一条可以沿着主尺滑动的游标尺(附有右边上爪和下爪以及深度尺)如图所示,一、游标卡尺,1游标卡尺的构造,外测量爪：可测量物体厚度或外径.,内测量爪：可测量槽宽或内径.,深度尺：可测量筒的深度,2游标卡尺的使用,内测量爪,外测量爪,固定螺丝,主尺,游标尺,深度尺,三、游标卡尺、螺旋测微器读数,3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成,不管游标尺上有多少个小等份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：,刻度格数,(分度),刻度总长度,每小格与,1 mm的差值,精确度,(可准确到),10,9 mm,0.1 mm,0.1 mm,20,19 mm,0.05 mm,0.05 mm,50,49 mm,0.02 mm,0.02 mm,4. 读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则其读数为(xK精确度)mm.,29.8mm,温馨提示：,主尺上的整毫米数应为游标尺“0”刻线之前的整数部分，切勿读成游标尺左棱之前的整数部分。,50分度,0.15mm,23.22mm,图 3,如图所示是常用的螺旋测微器它的测砧A和固定刻度B固定在尺架F上，旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在B上,二、螺旋测微器,1螺旋测微器的构造,测微螺杆P与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。,2螺旋测微器的原理,测量值(毫米)固定刻度数(毫米),(注意半毫米刻度线是否露出),可动刻度数(估读一位)0.01(毫米),3读数：,测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出,6.725mm,8.464mm,8.470mm,读数练习,1.,2.,mm,mm,