初中电磁学物理实验.ppt

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1、实验六 测量小灯泡及发光二极管的电功率,实验目的1.了解小灯泡发光前后电阻变化情况。2.了解小灯泡及发光二极管在不同的电压下的电流变化特性。3.学会测量小灯泡及发光二极管在正常工作状态下的电功率。,实验原理,对于研究的对象而言，正电荷从高电位的一端流向低电位的一端，电场力对其作了功，这个功通常叫做电流的功，简称电功。而单位时间内对研究的对象所作的功称为电功率，用P表示，即 式中,在电路中用于计算电器电功率的常用公式有：,功率的单位为焦/秒，又称为瓦特，用W符号来表示。,11,12,13,实验内容,1.通过对小灯泡及发光二极管在发光前后电阻的测量来观察其特性的变化。2.通过改变小灯泡及发光二极管

2、内的电流大小来观察其亮度变化，并由此测量出相应的电流与电压值。3.通过作图或计算的方式得到小灯泡及发光二极管在不同条件下的电功率。,注意：,实验中，小灯泡的接线可不考虑正负；而发光二极管在接线时应考虑其极性，即正极连接到电路中电源的正极输出端。,亮,不亮,实验器材:,直流电源、小灯泡、发光二极管、多用电表、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线,实验内容和方法:,一用多用电表的欧姆量程，测量小灯泡及发光二极 管未接入电路时的电阻。,约几欧几十欧,近似于无穷大,正、小、长,负、大、短,二测量小灯泡的电功率。(1)用伏安法的测量原理设计出实验线路图。,(2)按照画出的实验线路图接好电路。(3)接通

3、电路后，通过改变小灯泡两端的电压来测出相应的电流和 电压值。怎么调节小灯泡两端的电压?,小灯,按照画出的实验线路图接好电路。,如何接线?,小灯,按照画出的实验线路图接好电路。,如何接线?,小灯,测量灯泡电功率的实验过程,1.将实验仪器和器材摆放在合适的位置上；2.按图连接好导线；3.调节可变电阻（分压作用），选择不同的输出 电压；4.测出灯泡处于不同电压下的电流值；5.根据得到的电压及电流值绘出灯泡的特性曲线 图。,根据表1的要求计算出小灯泡的实际电功率,表1实际电压 电压（V）电流（A）发光情况 电功率（W）等于额定电压值 3.0 0.083 正常 0.25低于额定电压值 1.5 0.070

4、 偏暗 0.11略高于额定电压值 3.5 0.086 偏亮 0.30,三测量发光二极管的电功率,1用伏安法的测量原理设计出实验线路图（注意发光二极管要正向连接）。2按照画出的实验线路图接好电路。3接通电路后，通过改变发光二极管两端的电压来测出相应的电流和电压值（注意：发光二极管两端的电压应小于3伏）。4根据表2的要求计算出发光二极管的实际电功率。,按照画出的实验线路图接好电路。,如何接线?,发光二极管,实验电路图,接线时注意电表和发光二极管的正负极性,发光二极管,根据表2的要求计算出发光二极管的实际电功率。,表2实际电压 电压（V）电流（A)发光情况 电功率（W）等于额定电压值 1.6 0.0

5、06 正常 0.010 低于额定电压值 1.2 0.004 偏暗 0.004略高于额定电压值 2.0 0.009 偏亮 0.018,思考题,1.测量小灯泡及发光二极管的电功率除了用伏安法外，还能 用其他方法吗？请设计出不同的测量方法。2.小灯泡及发光二极管在未接入电路时分别测出的电阻值有 什么区别？3.测出得到小灯泡及发光二极管的伏安特性是怎样的？4.你若感觉小灯泡与发光二极管的亮度基本相同时，测量得 到的电功率哪个会更大些？5.若一个标有“220V 25W”的灯泡，在正常发光时，通过灯 丝的电流会有多大？此时灯丝的电阻将会多大？,6.“36V 40W”和“220V 40W”的两个灯泡在正常发

6、光时，各自通过的电流和电功率为多大？7.当你用多用电表测量一个小灯泡的电阻时，你会发现测得的电阻值远小于用额定电压和额定功率计算得到的电阻值。这是什么原因呢？,思考:,小灯的灯丝断了后,有人再将其灯丝 搭起来通电,还能发光,问此时该小灯实际 消耗的电功率与原来相比,是()。(A)不变(B)增大(C)减小(D)无法确定 如何分析?,实验七 测量与分析电阻的串、并联关系,实验目的1.了解电阻与电阻间的串、并联阻值关系。2.学会多用电表的使用。3.了解固定电阻与可变电阻间的区别，并了解使用时的不同点。4.学习制作各种电阻，并设计一些应用的方案。,实验原理,根据欧姆定律，经过一段电路中的电流强度I是由

7、这段电路两端的电压以及电路中导体的电阻来决定，即，但是在实际电路中，往往会有多个电阻同时存在并在电路中起作用，所以，在这种情况下，需要分析其合成后的等效总电阻大小。电路中同时有几个电阻存在时，其连接的形式有多种，串联、并联或串并联结合。,将电阻一个接一个地单向连起来，然后跨接在某电路A、B两端，这种接法称为串联接法，见图7-1。,R1,R2,R3,RX,A,B,电阻串联时，其等效总电阻为各个电阻的和.即:,将一个个电阻直接跨接在某电路A、B的两端，这种接法称为并联接法，见图7-2。,R1,R2,R3,RX,B,A,电阻并联时，其等效总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和.即：,将电阻先按不同的串、

8、并联方式组合在一起，然后跨接在某电路A、B的两端，这种接法称为串并联（混联）接法，见图3。,R4,R5,R3,R1,R2,A,B,Rx,电阻串、并联时，其等效总电阻应按电阻串、并联时的不同结构与其串、并联时的计算方式而得到结果。,实验器材多用电表、电阻箱、各种阻值的固定电阻、各种阻值的可变电阻、开关、导线等,实验内容和方法,1.测量两个以上电阻串联后的结果 将两个或多个电阻串联后，用多用电表的欧姆量程测出串联后的结果，并与理论公式计算后的结果作比较。2.测量两个以上电阻并联后的结果 将两个或多个电阻并联后，用多用电表的欧姆量程测出并联后的结果，并与理论公式计算后的结果作比较。,3.测量电阻的串

9、、并联（混联）总电阻 将多个电阻用不同的方式串、并联后，用多用电表的欧姆量程测出串、并联后的结果，并与理论公式计算后的结果作比较。4.自制固定电阻或可变电阻 利用一些不同类型的短铅笔（B、HB、H型）、不同面积的导电纸、金属箔片或不同长度的电阻丝等，制作一些固定电阻或可变电阻。,常见固定电阻实样,电阻器技术参数 标称阻值与误差 固定电阻误差等级表,四色环电阻 R=a b*10 e五色环电阻 R=a b c*10 e,思考题,1.一个5欧姆电阻器和一个20欧姆电阻器串联后其总电阻是多大？如果将以上两个电阻接成并联，则结果又是多大？,5,20,5,20,4,12K,思考题,2.现有2千欧、4千欧、

10、6千欧、12千欧电阻器各一个，要得到一个3千欧的电阻结果可采用哪几种方法来实现？(1)(2）(3)?(4)?,6K,2K,4K,4K,思考题,3.有两个电阻器R1和R2，将其串联后的总电阻是12 欧姆，而将其并联后总电阻的12倍近似于32欧姆，则R1和R2的电阻各为多大？,R1=？,12,R2=？,R1=？,R2=？,4、8,拓展的内容：,（1）制作一个电子风力测定仪。用合适的材料制作一个可变电阻R0，在其可变端P处 与一档风板相连，当风吹到档风板时带动了可变电 阻变化（请思考实验的装置），风力越强OC杆偏转 角度就越大，从而引起回路中的电流或电压变化，即通过电流表或电压表可粗略地测出风力的大

11、小。（请思考并设计出实验的装置及实验的具体方法）,制作电子风力计,用测量电压方法得到风力的大小,风,c,o,p,R1,E,K,R0,A,B,（2）节日里，一些商店门口或小树上常有装饰用的小彩灯 在闪闪发亮，每一串足有数十个，奇怪的是当其中有 一个或两个灯的灯丝断了，其余的灯却仍然亮着，这 是为什么呢？提示：每个灯的灯丝（R1）引线上方均绕有金属电阻丝（R2），这是为什么呢？请用电阻的串、并联组合原理来解释。,运用到了串并联的方法,先并后串,R2,R2,R2,R1,R1,R1,考题分析：,给出的器材：已知固定电阻三个（51欧、100欧、200欧）、数字式多用电表、单刀双向开关、导线题意：设计一个

12、电阻串、并联的电路，测出单刀双向开关处于三种不同状态下得到的三个电阻结果（约141欧姆、118欧姆、151欧姆）。1.开关合向上、2.开关合向下、3.开关既不合向上也 不合向下，铡刀竖 起，处于中间不联 通的状态。,提示：1.51欧并联200欧后再串联100欧约等于141欧。2.100欧并联200欧后再串联51欧约等于118欧。3.51欧串联100欧等于151欧。,100欧,200欧,51欧,考题分析：,给出的器材：已知固定电阻三个（51欧、100欧、200欧）、数字式多用电表、单刀双向开关、导线题意：设计一个电阻串、并联的电路，测出单刀双向开关处于三种不同状态下得到的三个电阻结果（约141欧

13、姆、118欧姆、151欧姆）。1.开关合向上、2.开关合向下、3.开关既不合向上也 不合向下，铡刀竖 起，处于中间不联 通的状态。,提示：1.51欧并联200欧后再串联100欧约等于141欧。2.100欧并联200欧后再串联51欧约等于118欧。3.51欧串联100欧等于151欧。,100欧,200欧,51欧,实验八 电流与磁场间的转换与测量,实验目的1.了解电流产生磁场的原理。2.了解磁场极性间的关系。3.学会制作简易的电磁铁及了解其实际的应 用。,实验原理,发现电与磁之间的关系可追述到几百年前，丹麦物理学家奥斯特曾在1820年通过实验后发表了著名的论文电的冲突对磁针作用的一些实验。电荷之间

14、的相互作用是通过电场发生的，那么磁体与磁体之间的相互作用，以及电流对磁针的作用则是通过磁场发生的，即磁体和电流的周围存在着磁场。,具体可见以下图8-1的几种情况。,（a）为条形磁铁周围用磁力线来描述其磁场的分布状况，即磁力线始于N极而止于S极。,感应磁场,距离 磁场强度,（b）为通电直导线周围的磁场分别状况，即电流的周围存在有磁场。磁场的方向可用右手螺旋法则来判断，大拇指的指向为电流方 向；弯曲四个手指的指向即为磁力线的方向。,（c）为通电线环周围的磁场分别状况，相当于弯曲的直导 线，产生的磁力线是对称的，但方向相反。,（d）为通电螺线管内、外的磁场分别状况，其判断方式也是用右手螺 旋法则，而

15、不同的此时大拇指的指向为磁力线的方向；弯曲四个 手指的指向即为电流的方向。,实验器材,条形磁铁、小磁块、螺线管线圈、直流电源、长直导线、小磁针、缝衣针、钢锯条、铁钉、酒精灯、大头针、铁粉、铁螺丝、铁螺帽等,实验内容和方法,1.自制指南针 将一根缝衣针在条形磁铁上沿同一方向摩擦多次，使缝衣针磁化，然后将其插入到轻质物体上，再设法使轻质物体悬空并能自由旋转，即完成了指南针的制作过程。用制成的指南针检测一下地球的磁极方向，同时确定指南针上的极性。,2.观测条形磁铁四周的磁场方向 将条形磁铁放在一张白纸上，然后在条形 磁铁四周的不同位置放置自制的指南针，通过观察并画出各点的磁场方向。,N,S,3.制作

16、电动秋千 用细的漆包线绕一个小的矩形线框，将线框两 边的引出线设法挂在一个横梁上，然后用小刀 或砂纸刮去线框两端的油漆，将线框其中一端 与电池的一端相连，而电池的另一端引出一根 较粗的导线，然后再固定在横梁某边的竖杆上，并使其接触到矩形线框悬挂在横梁上的另一根 导线。在线框自然下垂的下方放一块小磁铁，向上一面的磁极与线框通电后向下一端产生的 极性相同。,见图8-2所示。,横梁,竖杆,弹性片,4.制作电磁铁 在一根铁钉上用细导线几百圈，将导线 的两端接于直流电源上，即做成了一个 电磁铁，可用于吸引一些大头针、铁粉、铁螺丝、铁螺帽等一类的物体。,根据以下图中列出的各种情况，你能分析出磁场的方向和小

17、磁针（红色为N）的指向吗？,4你知道磁铁为何能保持磁性？如何使磁铁的磁性消失？又如何恢复磁铁的磁性？,非磁性状态,小磁畴异向,弱磁性状态,小磁畴趋右,强磁性状态,小磁畴同向,考题分析：,说明：在一个架子上有两个相同的圆线圈（匝数N各为500圈、半径r为0.100米），两个圆线圈置于平行而且共轴的位置，线圈间的距离设定为单个线圈的半径，当两个圆线圈正向串联通过电流时（即要求两个圆线圈内通过的电流方向一致），则两个圆线圈中心O点的周围区域内将会产生相对均匀的磁场，磁场B0的方向与线圈中心轴线平行，但具体的方向将取决于线圈内的电流方向并满足于右手螺旋法则，见下示意图。题意：选择实验装置和实验器材，要

18、求设计一个方案，测出地球的磁感应强度值（水平分量）。实验器材（供选择）：两个圆线圈（带架子）、指南针一个、3.0伏电源（两节干电池）、插件板一块、可变电阻两个（1K、4.7K、）、固定电阻一个（1000）、数字式多用电表一个、开关两个、导线若干根。提示与注意：1两个圆线圈中心区域的磁感应强度计算式为 式中：真空磁导率、N为单个线圈匝数、I为通过线圈内的电流、r为线圈 的半径、B0的单位是特斯拉（用T表示，1特斯拉=104高斯）。,实验九 直流电路的制作与测量,实验目的1.了解直流电路中测量电流和电压的基本方 法。2.了解电表的基本使用方法。3.学会制作一些简单的实际应用性电路。,实验原理,对直

19、流电路的研究会涉及到许多方面 的内容，譬如，电的基本知识、电路中的 电阻、电流、电压、电功率等、各种测量 原理和方法、各种测量的仪器等。在初中阶段了解并学会一些基本电表 的使用方法、一些简单的电路连接方法、对一些基本参数的测量方法等，则对后继 学习物理知识会带来很大的帮助。,（一）串联电路,串联电路是将用于电路中的各种器材间进行头、尾相连后接于电源上。*通常有单刀开关的连接、*电流表的连接、*多个电阻连接后为了增大总电阻值、*多节干电池组合后为了提高电压值等情况下会采用串联电路的方法。,（二）并联电路,并联电路是将用于电路中的某些器材间进行头与头连接及尾与尾连接。*通常有电压表的连接、*多个电

20、阻连接后为了减小总电阻值、*多节干电池组合后为了增大电流值等情况下会采用并联电路的方法。,（三）制流电路,直流电路中通常需要改变其电流的大小，则可通过串接一个可变电阻后来实现其功能。见图9-1,A,（四）分压电路,直流电路中通常需要改变某两点间的电压高低，则可在电源两端通过连接一个可变电阻后来实 现其功能。见图9-2,V,如将分压电路接成以下电路，问：对吗？有什么问题？,V,实验器材,可变电阻、直流电源、单刀开关、双刀双向开关、小灯泡（或负载电阻）、电压表、电流表等,实验内容和方法,1根据图1电路，设法连接一个制流电路，通过 调节可变电阻来达到变化小灯泡（或负载电阻）上的电流值。同时，观察小灯

21、泡的亮度变化并 测出电路内的电流值。,2根据图2电路，设法连接一个分压电路，通过 调节可变电阻来达到变化小灯泡（或负载电阻）上的电压值。同时，观察小灯泡的亮度变化并 测出小灯泡两端的电压值。,3将以上制流电路和分压电路得到的结果分别 绘出 的关系曲线，并同时比较小灯泡在亮度变化上 有什么区别。,V,R,I,R,*,*,*,*,*,*,4.由以下给出的实物图，运用串、并联电路的特点，设计与制作一个控制电路，即在两个不同的地点，通过各自的开关能对同一个小灯进行切换亮暗的控制。,思考接线方法?,楼上,楼下,将以下给出的实物接成电路，通过各自的开关对同一个小灯进行切换亮暗的控制。,如何判断接线正确?,

22、楼上,楼下,拓展性内容思考1:当双刀双向开关左右接通时,要求红、绿发光二极管能分别发光。,K2,3,K1,2,1,4,当双刀双向开关合向左时,红色发光二极管能发光。当双刀双向开关合向右时,绿色发光二极管能发光。,K2,3,K1,2,1,4,拓展性内容思考2:当可变电阻左右滑动时，要求两个小灯能交替进行亮暗的变化。（怎么接线？）,K1,2,1,将以下给出的实物接成电路，通过上下滑动可变电阻来控制两个小灯交替亮暗的变化。,K1,2,1,思考题,1.串联电路与并联电路在本质上有什么区别？2.图9-1、图9-2上都有可变电阻，并通过可变电阻的调节以 使小灯泡的亮度发生变化，那么两者间的变化有什么不同？3.在串联电路与并联电路中，各自的可变电阻在接线方式上 有什么不同？4.在串联电路与并联电路中，对可变电阻阻值上有什么不同 的要求？5.请您思考或观察一下日常及身边有哪些方面用到了串、并 联电路？举例说明。,谢谢同学们!,祝大家寒假快乐!2009,