2022年高二物理电学实验讲义.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义重点讲解：电学试验1、基础电学试验伏安法测电阻（1）试验原理和试验电路图原理： 欧姆定律试验电路图： 如以以下图所示图a 称为安培表外接法,测得的电流不准IA=I x+I v 偏大,因此测得电阻值较真实值偏小误差的来源为电压表的分流作用,为减小测量误差,依据分流原理,应选用内阻较大的伏特表 但是, 一般伏特表的内阻并不是特殊大,所以该电路适用于测量小阻值的未知电阻图b 称为安培表内接法,测得的电压不准Uv=Ux+UA 偏大,因此测得电阻值较真实值偏大误差的来源为电流表的分压作用,为减小测量误差,依据分压原理,应选用内阻较小的安培表

2、但是, 一般安培表的内电阻不是特殊小,所以该电路适用于测量大阻值的未知 电阻2伏安法测电阻的两种电路比较（3）电流表内接法和外接法的挑选a b 方法一：阻值比较法主要方法当 RxRA 时采纳内接法,电流表造成的分压较小,试验误差小；当 RxRv 时采纳外接法,电压表造成的分流较小,试验误差小；方法二：临界值法高中阶段不常用当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时,可依据：流表外接法；当 RARVRx2时,采纳电1假设 Rx/RARV/Rx,一般选电流表的内接法,如图a所示由于该电路中,电压表的读数 U 表示被测电阻 R与电流表 A 串联后的总电压,电流表的读数 I 表示通过本身和R的电流

3、,所以使用该电路所测电阻 R测U/I RRA , 比真实值 RX 大了 RA ,相对误第 1 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义差 a R 测 R x R AR x R x2假设 Rx/RARV/Rx,一般选电流表外接法,如图b所示由于该电路中电压表的读数 U 表示 R两端电压, 电流表的读数 I 表示通过 R与 RV 并联电路的总电流,所以使用该电路所测电阻 R 测= U R R V x,比真实值 RX 略小些,相对误差 a R 测 R x RxI R V R x R x R V R x方

4、法三：试触法：在 RA、RV、RX均末知时,可采纳以下方法来确定电路；按图接好电路,通电后,电流表正常显示；用电压表的一个线头 S,先后试触 A、B 两点, 假设在两次试触过程中电流表示数有明显变化,就 S 应接在 B 点,采纳电流表内接形式；假设电压表示数变化较明显,就S应接在 A 点,采纳电流表外接电路；（4）滑动变阻器的限流接法和分压接法的挑选以以下图示所示的两种电路中,滑动变阻器最大阻值为R0对负载 RL 的电压、电流强度都起掌握调剂作用,通常把图a电路称为限流接法,图b电路称为分压接法. 1、滑动变阻器的限流接法和分压接法的比较：限流接法负载 RL 上电压调剂范畴忽负载RL 上电流调

5、剂相同条件下电路消耗略电源内阻范畴忽视电源内阻的总功率R LR LR 0EULE RLER 0I LEEI LRL分压接法0ULE0I LEEI L+IapRL比较分压电路调剂范畴较大分压电路调剂范畴较限流电路能耗较小大2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的挑选方法滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、虑,敏捷择取 . 以下三种情形必需选用分压式接法精确性、节能性、便利性原就综合考1要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开头可连续调剂时如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路,即大范畴内测量时,必需采纳分压接法 . 2当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0,且试验要求的

6、电压变化范畴较大或要求测量多组数据时,必需采纳分压接法 .由于按图 b连接时,因 RLR0Rap,所以 RL 与 Rap的并联值 R并Rap,而整个电路的总阻约为 R0,那么 RL 两端电压 U L= IR并= U Rap,明显 U LRap,且 Rap 越小,这种线性关系越好,电表的变化越平稳匀称,越便R 0第 2 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义于观看和操作 . 3假设采纳限流接法,电路中实际电压或电流的最小值仍超过 RL 的额定值或超出电表的量程时,只能采纳分压接法 .以下情形可选用

7、限流式接法1测量时电路电流或电压没有要求从零开头连续调剂,只是小范畴内测量,且 RL与 R0 接近或 RL 略小于 R0,采纳限流式接法 . 2电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满意分压式接法的要求时,采纳限流式接法 . 3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纳时,可考虑安装简便和节能因素采纳限流式接法 . 2、描画小电珠的伏安特性曲线【试验目的】通过试验来描画小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律【试验原理】在纯电阻电路中, 电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系,也就是 U-I 曲线是条过原点的直 线；但是实际电路中由于各种因素的影响,U-I 曲线 就可能

8、不是直线； 如以下图, 依据分压电路的分压作用,当滑片 C由A端向 B 端逐步移动时, 流过小电珠 “3.8V、0.3A ” 或“ 4V、0.7A ” 的电流和小电珠两端的电压,由零开头逐步变化,分别由电流表、电压表示出其值大小,将各组 I 、U值描画到 U-I 坐标上,用平滑的曲线连接各点,即得到小灯泡的伏安特性曲线；金属物质的电阻率随温度上升而增大,从而测得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化；本试验通过描画伏安特性曲线的方法来讨论钨丝灯泡在某一电压变化范畴内阻值的变化,从而明白它的导电特性；【步骤标准】试验步骤 操作标准一. 连接试验电路 1 假设表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调1对电流

9、表、电压表进行机械调零 零螺钉,使其正对；2布列试验器材,接图 3-1 连接试验电路,2电键接入电路前,处于断开位置；闭合电电流表量程 0.6A ,电压表量程 3V 键前,滑动变阻器的电阻置于阻值最大；电线连接无“ 丁” 字形接线；二读取 I 、U数据 1 使电路中灯泡两端电压从0 开头逐步增大,1将滑动变阻器的滑片C向另一端滑动,可在伏特表读数每增加一个定值如 0.5V 时,读取一组电流表和电压表的读数读取一次电流值,并将数据记录在表中；调剂 滑片时应留意伏特表的示数不要超过小灯泡的 额定电压 2电流表和电压表读数要有估读一般可估2逐步移动滑动变阻器的阻值,在“ 03.8V ”或“ 04V”

10、 范畴内记录12 组电压值 U和相应的电流值 I 三描画图线读到最小分度的1 10在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示第 3 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义将 12 组 U、I 值,描画到 I U坐标上, 画电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要出 I U曲线 合理,使得依据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑曲线将各数据点连接起来；四拆除电路,仪器复原【留意事项】1本试验中,因被测小灯泡灯丝电阻较小,因此试验电路必需采纳电流表外接法2因本试验要作 I U图线,要求测出一组包括

11、零在内的电压、电流值,因此变阻器要采纳分压接法3电键闭合前变阻器滑片移到图中所示的 A 端4电键闭合后, 调剂变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐 渐增大,可在伏特表读数每增加一个定值如 0.5V 时,读取一次电流值,并将数据要求两位有效数字记录在表中调剂滑片时应留意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压 5在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理, 使得依据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；起来；要用平滑曲线将各数据点连接3、测定金属的电阻率同时练习使用螺旋测微器【试验目的】1练习使用螺旋测微器；2学会用伏安法测电阻；3测定金属的电阻率；【试验原理】1.

12、依据电阻定律有,金属的电阻率因此,只要测出金属丝的长度l ,横截面积 S和导线的电阻 R,就可以求出金属丝的电阻率依据部分电路的欧姆定律可知 R=U/I 只要测出金属丝两端的电压 U和金属丝中的电流 I ,就可以测出金属丝的电阻即用伏安法测出金属丝的电阻 R 金属丝的长度 l 可以用米尺测量金属丝的横截面积 S由金属丝的直径 d算出,即 S= d 2/4 由于金属丝的直径较小,因此需要用比较精密的测量长度的仪器螺旋测微器来测量理这就是本试验的试验原假设用试验中直接测出的物理量来表示电阻率,就金属丝的电阻率的表达式为2在测定金属线的电阻时,为了防止金属线过热造成金属线的长度及电阻率的变化,因此,

13、流过金属线的电流不宜太大【步骤标准】实 验 步 骤 操 作 规 范一测量金属导线的直径 1螺旋测微器的最小分度是 0.01mm,应估读到1观看螺旋测微器两小砧合拢时,可动刻度 0.001mm 上的零刻度线和固定刻度上的零刻度线是否 2螺旋测微器的正确握法是：用左手食指侧面重合,观看螺旋测微器的最小分度值 和大拇指握住框架塑料防热片的左侧,用右手大拇2将金属导线放在螺旋测微器的小砧和测微 指和食指旋动旋钮第 4 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义螺杆之间,正确操作螺旋测微器,测出金属 调剂旋钮

14、时,应先用粗调旋钮,使小砧与金导线的直径 属导线接近,然后改用微调旋钮推动活动小砧,当3在金属导线的不同位置、不同方向上, 再 听到棘轮打滑空转并发出“ 咯咯” 声时,才可读数测两次,求出平均值读数时,先读出固定刻度上的毫米整数部分留意半毫米刻度线是否露出,再读出可动刻度的 值如半毫米刻度线已露出,应加上 0.500mm,作 后读出估读值二用伏安法测金属导线的电阻 1. 假设表针不在零位,用螺旋刀旋动机械调零螺1对电流表、电压表进行机械调零 钉,使其对正2将金属导线拉直,固定在木条上2连接电路前,先布列仪器,使其位置合适,3按图连接电路 V 然后先电阻、后电表依次连接电路,电源最终接 电键接入

15、电路时,应处于断开位置闭合电键前,变阻器阻值应最大导线的连接处必需在接线柱上无“ 丁” 字形接线A 3 电流表、电压表量程合适电流不宜过大,每次试验通电时间不宜过长,并应准时切断电源 4 闭合电键, 调剂滑动变阻器, 读取三组 I 、U值 5运算三组 I 、U值对应的电阻值,取其平 均值三测量金属导线的长度I 、U值读数精确,有估读；测量时,刻度尺的刻度应贴近金属导线；视线要1用毫米刻度尺测量固定在木条上连入电跟尺垂直；有估读即读出0.1mm路中的金属导线的长度2以毫米刻度尺的不同起点再测两次3算出金属导线长度平均值四拆除电路,仪器复原】电源必需先拆【螺旋测微器的原理、操作与读数螺旋测微器的螺

16、距是 0.5 mm,可动刻度一周为 50格；旋钮 D每旋转一周,测微螺杆F前进或后退 0 5 mm因此,旋钮 D每转过 l 格,测微螺杆 F前进或后退 001 mm可见螺旋测微器的 精确度 为 0 01 mm使用螺旋测微器时,将被测物体放在小砧 A和测微螺杆 F之间,先调剂旋钮 D,在测微螺杆 F快靠近被测物体时,改用微调旋钮 D,这样不致于在测微螺杆和被测物体之间产生过大的压力,既可以爱护仪器,又能保证测量结果的精确性当听到咔咔的声音时停止转动,并用止动螺旋止动读数时,被测物体长度 大于 o 5 mm的部分在 固定刻度 上读出,不足 o 5 mm的部分在 可动刻度 上读出,读可动刻度示数时,

17、仍要留意 估读一位数字螺旋测微器的读数可用下面公式表示：螺旋测微器的读数固定刻度上的读数+可动刻度上的格数 精确度o.01 mm 【练习螺旋测微器的读数】第 5 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义4、用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻【试验目的】测定电池的电动势和内电阻【试验原理】由闭合电路的欧姆定律 E =U+Ir 知,路端电压 U=EIr ,对给定的电源,E、r为常量,因此路端电压 U是电流 I 的一次函数；将电池、电流表、电压表,可变电阻连接成如以下图的电路,转变可变电阻 R的阻值

18、,可以测得多组 I 、U值；将它们描在 UI 坐标中,图线应当是一条直线；明显,直线在 电池电动势,直线斜率的肯定值就是电池的内阻的大小；U坐标上的截距值就是上述用作图的方法得出试验结果的方法,具有直观、简便的优点；【步骤标准】实验步骤操作规范一 . 连接试验电路 1 假设表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调零螺1将电流表、电压表机械调零钉,使其正对2布列试验器材,接图连接试验电路2试验器材应放置在合适的位置,应使电键、R V A 滑动变阻器便于操作；电表刻度盘应正对试验者电键接入电路前,处于断开位置；闭合电键E r S 前,滑动变阻器阻值置于最大；导线连接无“ 丁”字形接线电流表量程0.6A,电

19、压表量程3V 二读取 I 、U数据 1 滑动变阻器的阻值由大到小变化,使电路中1调剂滑动变阻器的阻值,闭合电键, 读取电流从小到大平稳地转变,适时地读取I 、U读数一组电流表和电压表的读数闭合电键, 读取电流表和电压表读数正确,有估读2转变滑动变阻器的阻值,必要时要准时转变电表量程电流表和电压表读数,共测8-10 组2每次试验后,都要准时断开电源三拆除电路,仪器复原【留意事项】1使用内阻大些用过一段时间的干电池,在第 6 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义试验中不要将I 调得过大,每次读完U

20、、I 读数立刻断电,以免于电池在大电流放电时极化现象过重, E、r 明显变化2在画 U I 图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点匀称分布在直线的两侧,而不要顾及个别离开较远的点以削减偶然误差3干电池内阻较小时U的变化较小, 坐标图中数据点将出现如图甲所示的状况,下部大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开头,如图乙所示, 把坐标的比例放大, 可使结果的误差减小些此时图线与横轴交点不表示短路电流运算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=| U/ I| 运算出电池的内阻r 其他常用方法：R1A R2I R法E、r 原理：解以下方程组可得E=I 1R 1+r E=I 2R2+rR1URV

21、 R2原理：解以下方程组可得E、r E r G R EU1U1rR 1EU2U2r上面两电路图中R2R 1、R 2 常常用电阻箱来代替,这样可以测出多组数据【试验目的】5、练习使用多用电表1学习多用电表的一般使用方法2练习用多用电表探测黑箱内的电学元件红表黑表3明白晶体二极管的单向导电性及其符号【试验原理】多用电表如以下图可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压、电阻等多种电学量；左图多用电表的上半部分为表盘,下半部分为挑选开关,四周标有测量功能的区域及量程；将多用电表的挑选开关旋转到电流挡,多用电表内的电流表被接通；将多用电表的挑选开关旋转到电阻挡,多用电表内的欧姆表电路就被接通；

22、欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的；其电路如以下图,R为调零电阻；当红黑表笔短接,使电阻调零时,表头指针满偏,有 I g=E/R g+R+r ；当红、黑表笔间接入某电阻 RX时,有 I x=E/R g+R+r+Rx,可见每一个 RX都有一个对应的电流值 I ；我们只要在表盘上说明与 I对应的 RX值,就可用它来测量未知电阻 RX；第 7 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义我们用多用电表来探测黑箱内的电学元件；黑箱又称黑盒子、暗盒,是指不知其内部结构的系 种重要方法；详细地说：就是给黑箱一个刺

23、激输入统；黑箱方法,也是掌握论中的一,观看其反映输出 ,并分析多组输入和输出的对应关系,来估量黑箱内部结构并加以掌握的方法；由于求解黑箱问题,需较多地采纳了由果求因的逆向思维方法；且造成同一结果的缘由可能有多种,故对黑箱的求解,难度一般较大；为简便起见,本试验采纳限定：黑箱有三个接点图 3；二接点间最多只有一个元件、黑箱内最多只有二个元件且均串联；黑箱内的元件可能为电源、电阻或二极管； 晶体二极管具有单向导电性,如图 4 所示；当二极管加上正向电压时, 它的电阻很小, 就像一个接通的开关一样；当给二极管加上反向电压时,它的电阻变得很大, 就像断开的开关一样；二极管；依据这一特点, 我们可以来肯

24、定电路中是否可能有用多用电表探测黑箱的思路图 3 图 4 用电压挡测量待测两端电U = 0 ？否内 含 电是 用欧姆表测量待测两端电阻R0 R R R R=C 定值反 向反 向反向是否是否定值电阻可 能 有 二可 能 有 二 极短路断路第 8 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理讲义【步骤标准】试验步骤 操作标准一. 识别多用电表 1. 明确欧姆表刻度的零位置、中心刻度位置1. 识别多用表的挑选开关、欧姆挡、欧姆挡倍 2. 红、黑表笔的插头端分别插入“+” 、“ ” 插孔率、刻度盘 3. 测试时,

25、表针指在中心刻度邻近,就倍率合适2. 将红、黑表笔分别插入测试笔插孔3. 依据待测电阻的估量值,挑选合适的倍率,将挑选开关置于这一挡一. 用欧姆挡测量电阻1. 将红、黑表笔的测试端的金属杆相接触,使表1. 将红、黑表笔短接,调剂调零旋钮,使指针 头指针调零指在零欧姆处 2. 每变换倍率,均需重新调零2. 测量阻值约为数十欧或数千欧的电阻元件的3. 将两表笔分别与待测电阻两端接触,不要用手阻值220v,40w” 日去接触电阻两端；假设待测电阻在电路中,必需3. 测量“220V,60w” 灯泡和“断开电源并使电阻的一端离开电路；读数应正确,光灯镇流器的阻值并有适当的估读4. 测量你的人体电阻4.

26、会准时更换欧姆挡的倍率一. 用万用表探测黑箱内的电学元件而且1在多用表直流档测量时,由于不知道可能存在1第一确定有无电池；它不仅简单判定,电池的电动势值,应选用较高电压档逐点测量黑由于假设有电池存在而没有找出其准确位置,就不能用万用表的欧姆挡去测各接线柱间的电 阻,否就就可能烧毁万用表,这是肯定不答应箱内每个接线柱间的电压,测量结果指针没有偏 转,再改用直流电压最低档进行测量,指针仍无 偏转,说明黑箱内没有电池；的；2在设置黑箱内元件参数时,一般两元件串联与2测定有无二极管,然后判定有无电容 本实 单独测量会有明显的差异验中不设置二极管、电容、 电感元件；这个判 3用欧姆挡测定各点间存在电阻的

27、阻值；可按从断应当通过万用电表的欧姆挡来确定；低挡位向高挡位次序测量3用欧姆挡测定各点间存在电阻的阻值；可按从低挡位向高挡位次序测量；四测量完毕,将表笔从插孔中拨出,挑选开关置于“OFF” 位置或沟通高压挡【留意事项】1测量时手不要接触表笔的金属部分测量电路中的电阻时,应将该电阻与其它元件和电源断开2合理挑选量程使指针尽可能指在中间刻度邻近可参考指针偏转在 R 中55R 中的范畴假设指针偏角太大,应改换低挡位假设指针偏角太小,应改换高挡位,每次换档后均要重新调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率3实际应用中要防止电流超量程,不得测额定电流微小的电器的电阻如灵敏电流表的内阻；4测量完毕后应拔出表笔,挑选开关置 取出电池,以防电池漏电、漏液；OFF挡或沟通电压最高档电表长期不用时应第 9 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页