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,*,高中物理电学实验基础,一、电表、电表的改装,1.灵敏电流表G,（1）三个主要参数,内阻R,g,:电流表线圈的电阻，大约几欧到几十欧。,满偏电流I,g,:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。,满偏电压U,g,:电流表通过I,g,时两端的电压，大约零点几伏。,（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知,U,g,=I,g,R,g,注意：电表就是电阻。,U,g,G,R,g,I,g,2.电压表,（1）电压表的改装,电流表G 的电压量程U,g,=I,g,R,g,，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R分去多余的电压U-U,g,，电阻R叫分压电阻。,U,g,G,R,g,I,g,U-Ug,R,（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R,I,3.电流表的改装,电流表G 的电压量程U,g,=I,g,R,g,，当改装成量,程为I的电流表时，应并联一个电阻R分去多余的电流I-I,g,，电阻R叫分流电阻。,R,I-I,g,U,g,G,R,g,I,g,（2）电流表的内阻：R,A,=R,g,R/(R+R,g),4.电流表改装成欧姆表,原理：闭合电路的欧姆定律,如图所示，当红、黑表笔短接时，调节R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：,当两表笔间接入电阻Rx时，电流表的电流为：,G,+,R,E r,红表笔,黑表笔,Rx,G,+,R,E r,红表笔,黑表笔,当Rx改变时，Ix随着改变，将电流表表盘上Ix处标上对应的Rx值，就构成了欧姆表。,中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R,中,R,内,R+Rg+r,因Ix与Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。,G,+,R,E r,红表笔,黑表笔,Rx,二、滑动变阻器的两种接法,1.限流接法,如图所示。,用电器R,x,的电压调节范围：,R,x,P,a R b,S,E r,电路消耗的总功率为：EI,限流接法的选用原则：,测量时电路中的电流或电压,没有要求从零开始连续调节，,只在小范围内变化，且待测电,阻Rx与R接近时。,电源的放电电流或滑动变阻,器的额定电流太小，不能满足,分压接法的要求时。,两种方法都满足时优先选用,限流接法。,R,x,P,a R b,S,E r,2.分压接法,如图所示,Rx电压调节范围0UxE。,开关闭合前，P应在a端。,S,a R b,E r,Rx,P,分压接法的选用原则：,测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。,待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。,采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。,三、电阻的测量,1.伏安法测电阻,（1）原理：部分电路的欧姆定律。,（2）电流表外接法，如图所示。,误差分析：,V,A,R,待,产生误差的原因：电压表V分流。,适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。,（3）电流表内接法，如图所示。,误差分析：,产生误差的原因：电流表A分压。,V,A,R,待,适用于测大阻值电阻，即Rx远大于R,A,时。,（4）内、外接法的选用原则,计算临界电阻：,若R,x,R,0,，待测电阻为大电阻，用内接法,若R,x,R,0,，待测电阻为小电阻，用外接法,即大电阻，内接法；小电阻，外接法。,可记为：大内小外。,试触法确定内外接法：在不知道R,V,、R,A,、R,X,的大致值时，可用试触法，如图所示：,V,A,R,待,b,a,触头分别接触a、b两点：若V变化大，说明A,分压大，应用外接法；若A变化大说明V分流,大，应用内接法。,例1：某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300,）,可供选择的仪器有：电流表A,1,，量程10mA;电流表A,2,，量程0.6A;电压表V,1,，量程3V;电压表V,2,，量程15V；电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路，闭合S,1,后，把开关S,2,拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；再把开关S,2,拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；该同学在实验中所选电压表的量程为,（）所选电流表的量程为（）,Rx的测量值为,（）。,A,Rx,V,S,1,S,2,a,b,R,3V,10mA,320,2.安安法测电阻,若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.,A,2,A,1,（1）如右图所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A,1,的内阻R,1,，则可测得A,2,的内阻R,2,=I,1,R,1,/I,2,.,A,2,A,1,R,0,（2）如右图所示，当两电表的满偏U,A2,U,A1,时，A,1,串联一电阻R,1,，同样则可测得R,2,的内阻R,2,=I,1,（R,1,+R,0,)/I,2,.,例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表A,1,（量程250mA，内阻r,1,=5,);,标准,电流表A,2,（量程300mA，内阻r,2,约为5,);,待测电阻R,1,（阻值约为100,）；滑动变阻器R,2,（最大阻值为10,）；电源E（电动势约为10V，内阻r约为1,）；开关S，导线若干。,（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。,（2）实验中，需要直接测量的物理量是（）,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是（）,答案：（1）原理图如图所示.,（2）设两电流表A,1,和A,2,的读数为I,1,、I,2,，待测电阻R,1,阻值的计算公式为：,A,2,R,1,R,2,S,E,A,1,（1）如图所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知V,1,的内阻R,1,，则可测得V,2,的内阻R,2,=U,2,R,1,/U,1,.,3.伏伏法测电阻,若电压表内阻已知，则可当作电流表、,电压表及定值电阻来使用。,V,2,V,1,（2）如右图所示，当两电表的满偏电流I,V2,I,V1,时，V,1,并联一电阻R,0,，同样则可测得R,2,的内阻,R,0,V1,V,2,例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（9001000,）：电源E,（电动势约为9V，有一定内阻）；电压表V,1,（量程1.5V，内阻r,1,=750,);,电压表V,2,（量程5V，内阻r,2,约为2500,);滑动变,阻器R,（最大阻值为100,）；开关S，导线若干。,（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中测量电阻Rx的异种原理图。,（2）若电压表V,1,的读数为U,1,，V,2,的读数为U,2,，则,用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是,答案：（1）原理图如图所示.,（2）待测电阻R,X,阻值的计算公式为：,V,2,R,x,R,S,E,V,1,4.电阻箱或定值电阻当电表用,（1）电阻箱作电压表用，如图所示：可测得电流表A,2,的内阻R,2,（I,1,-I,2,)R/I,2,图中电阻箱R可测得电压为（I,1,-I,2,)R,（2）电阻箱作电流表用,如图所示，若已知R及R,V,则测得干路电流为：,A,2,A,1,R,R,R,V,V,I,5.比较法测电阻,如图所示，测得电阻箱R,1,的阻值及A,1,表、A,2,表的示数I,1,、I,2,，可得R,x,=I,2,R,1,/I,1.,若考虑电表内阻的影响，则,I,1,(Rx+R,A1,)=I,2,(R,1,+R,A2,),A,2,A,1,U,R,1,Rx,6.替代法测电阻,如图所示，,S接1，调节R,2,，读出电流表示数为I；,S接2，保持R,2,不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。,由上可得：R,X,=R,1,R,2,Rx,R,1,S,1,2,该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响,缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。,7.半偏法测电阻,（1）半偏法测电流表内阻,方法一：如图所示，测电流表G的内阻：,将电阻箱R的电阻调到0；,闭合S调节R,0,，使电流表G达到满偏电流I,0,；,保持R,0,不变，调节R使电流表G示数为I,0,/2；,由上可得R,G,=R,R,0,G,R,S,注意：当R,G,R,0,时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。,方法二：如图所示测量电流表A的内阻,断开S,2,，闭合S,1,，调节R,0,，使A表满偏为I,0,;,保持R,0,不变，闭合S,2,，调节R，使电流表读数为I,0,/2；,由上得R,A,=R,R,A,S,1,S,2,R,0,注意：当R,0,R,A,时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。,电源电动势宜大一些。,（2）半偏法测电压表内阻,方法一：如图所示，测电压表V的内阻：,闭合S,将电阻箱R的电阻调到R,1,时，测得电压表示数为U,1,；,调节电阻箱阻值为R,2,，使电压表VD的示数为U,1,/2；,由上可得R,V,=R,2,-2R,1,V,R,S,E r=0,方法二：,如图所示，测电压表V的内阻：,将滑动变阻器的画片P滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大；,闭合S,1,、S,2,，调节R,0,，使电压表示数指到满刻度；,打开S,2,，保持R,0,不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半；,由上可得R,V,=R,R,V,R,0,S,1,S,2,8.欧姆表测电阻,机械调零,选档,欧姆调零,测电阻Rx.,改换档位,重新欧姆调零,测电阻,注意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/32/3的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。,G,+,R,E r,红表笔,黑表笔,欧姆调零,G,+,R,E r,红表笔,黑表笔,Rx,测电阻,9.消除电表内阻对测量结果的影响,例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。,先将S,1,闭合。将S,2,与1闭合，调节R，读出电压表读数U,1,，安培表读数I,1,根据上述测量结果，算出Rx,S,2,S,1,1,2,R,R,x,R,0,A,V,答案：,将S,2,与2闭合，调节R，读出电压表读数U,2,，电流表读数I,2,四、实物图连线,要求：导线不能有交叉、分支，导线必须接在,接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。,例5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12V，内阻不计；电流表：00.6A，03A，内阻可忽略；电压表：03V，015V，内阻很大；滑动变阻器；阻值范围020，允许最大电流1A；开关一个，导线若干。,实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V.,请在右框中画出实验电路图.,按画出的电路图，在下面图3的实物图上连接.,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。,答案：电路图如右图所示 电流表选0.6A量程，电压表选15V量程。实物图连接如下图所示：,0.40 2.4,练习：1.现有器材：电压表（量程3V，内阻约几千欧），电压表（量程15V，内阻约几十千欧），定值电阻（3.0kW），滑动变阻器,R,（01750W），直流电源（约6V，内阻不计），开关、导线若干，要求利用这些器材测量电压表的电阻值,（1）在方框中画出实验电路图,（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达,式为,r,_,式中各直接测得量的意义是：_,U,1,为电压表V,1,的示数，U,2,为电压表V,2,的示数,2.用伏安法测定一个阻值约1k的电阻，要求测量结果尽量准确（1）下列器材中应选用的是（用字母代号表示）,A电池组（6V，内阻很小）B电流表（010mA，内阻10）C电流表（01mA，内阻100）D电压表（03V，内阻5k）E电压表（06V，内阻10k）F滑动变阻器（020，1A）G滑动变阻器（0200，0.3A）H开关、导线（2）在方框中画出实验电路图。（3）将实物连接成实验电路。,【答案】（1）ABEFH,（2）图像注意：分压式和外接法,（3）