高三理科物理电学实验.ppt
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1、电学实验专题复习,.电路,限流器电路,安培表内接法,限流器电路,安培表外接法,分压器电路,安培表内接法,分压器电路,安培表外接法,1、滑动变阻器的结构如图所示,A、B是绕在绝缘桶上的两个端点,C、D是金属杆的两个端点。电阻丝上能够与滑片P接触的地方,绝缘漆已被刮去,使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。,2、把A和C接线柱接入电路中,当滑片P由B向A移动时,接入电路的电阻将由大变小。这是为什么?,3、你是否可以设计出另外几种连接方案,使滑片P移动时,接入电路的电阻由大变小?,滑动变阻器,限流和分压电路的选取-对滑动变阻器而言,1.在限流式电路和分压式电路中待测电阻的电压的变化范围如何?,3.在限
2、流式电路和分压式电路中,滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一些调节方便?,4.什么情况下滑动变阻器采用限流式电路?什么情况下采用分压式电路?,2.在限流式电路和分压式电路中,在合上开关以前,滑动变阻器的触头应处于什么位置?,伏安法测电阻之限流分压,限流和分压电路的选取,1.限流式,限流式电路的特点:,1.电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.,2.电能损耗较小.,图中变阻器起限流作用,待测电阻Rx的电压可调范围,待测电阻Rx的电流可调范围,负载RX的电压调节范围,可见滑动变阻器的总阻值R越大,电阻RX两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R 是Rx 的2-5倍时
3、,限流接法对电流、电压控制作用显著,这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.,(1)限流电路,在合上开关以前,一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大,如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调,也没有要求多测几组数据,而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大,并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作,这时应从节省电能()和电路简单考虑,选用限流电路。,2.分压式,分压式电路的特点:,1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大.但电路结构较为复杂.,2.电能损耗较大.,限流和分压电路的选取,图中变阻器起分压作用,待测电阻Rx的电压可调范围,待测电阻Rx的电流可
4、调范围,(2)分压电路,负载RX的电压调节范围0-E,在合上开关以前,一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端以使负载上的电压和电流最小(均为零),滑动变阻器的总阻值R越小,越便于调节用电器两端电压 一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻,在0.10.5倍之间为好。,要求测量结果尽量准确,需要多测几组数据;要求待测电阻两端电压变化范围较大;或要求从零开始连读可调,应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多,为了能使待测电阻两端电压有较大变化,应选分压电路。如果采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程,应选分压电路,限流式,分压式,电压可调范
5、围,电能损耗,限流和分压电路的选取,较小,较大,电流可调范围,串、并联关系不同,限流和分压电路的选取,限流式,分压式,电路,说明,1、限流电路耗能小,电路简单,在安全前提下应优先考虑。,2、三种情况下必须采用分压接法:,(1)要求电压从零开始连续变化;,(2)电路允许的最大电流很小;,(3)滑动变阻器的电阻远小于待测电阻。,电流表接在电压表两接线柱外侧,通常叫“外接法”,电流表接在电压表两接线柱内侧,通常叫“内接法”,因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差,电流表的内外接法-对电流表而言,误差分析,电流表外接法,电压表示数,电流表示数,测量值偏小,适于测量小阻值电
6、阻,说明:误差来源于电压表的分流,分流越小,误差越小所以该电路适合测量小电阻,即,V表分流,A表不准。,电流表内接法,电压表示数,电流表示数,测量值偏大,适于测量大阻值电阻.,说明:误差来源于电流表的分压,分压越少,误差越小所以该电路适合测量大电阻,即,误差分析,A表分压,V表不准。,伏安法测电阻,大内小外,例、用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:,A.待测电阻Rx:约55,B.电流表A:量程0-3A(内阻0.1)C.电压表V:量程0-15V(内阻4K)确定电流表的内外接方式。,例、如图所示电流表和电压表的读数分别为10V和0.1A,电压表内阻为500,那么待测电阻R的测量值比真实
7、值,测量值为,真实值为.,小,100,125,试验:利用“伏安法”测导体的电阻,电路的连接(1),使用限流法实物连图步骤:,被测电路,注意1、表的正负勿接反;量程勿接错。2、滑动变阻器在电路接通前应将滑片滑在 位置,以保护电路。,试验:利用“伏安法”测导体的电阻,电路的连接(2),使用分压法实物连图步骤:,注意1、表的正负勿接反;量程勿接错。2、滑动变阻器在电路接通前应将滑片滑在 位置,以保护电路。,2.,基本原则,4.节约性.只在不影响以上三个方面的基础上,要考虑节约使用材料,节约电源消耗等。,试验:利用“伏安法”测导体的电阻,实验步骤,1、器材的选择,2、试验电路的选择,“大内小外”,3、
8、控制电路的选择,“当限流法三个无法时必选分压”,例题,待测电阻RX:约5额定功率1W;电流表A1:量程0.6A,内阻0.2;电流表A2:量程3A,内阻0.05;电压表V1:量程3V,内阻3K电压表V2:量程15V,内阻15K;变阻器R0:050电源:E=6V;开关、导线电流表、电压表分选:,画出实验电路图。,外接、限流,A1、V1,1、先根据额定功率计算额定电流和额定电压。2、选用好仪表后再决定内外接法。3、再根据变阻器和待测电阻大小以及电源电动势选用分压还是限流,变式训练:1,待测电阻RX:约5;电流表A1:量程0.6A,内阻0.2;电流表A2:量程3A,内阻0.05;电压表V1:量程3V,
9、内阻3K;电压表V2:量程15V,内阻15;变阻器R0:050 电源 E=6V;开关、导线 电流表、电压表分别选:,画出实验电路图。,A1、V1,外接、限流,1、无法根据额定功率计算额定电流和额定电压。2、再根据变阻器和待测电阻大小以及电源电动势可选用限流并能选用A1V13、选用好仪表后再决定内外接法。,待测电阻RX:约50电流表A1:量程0.6A,内阻0.2 电流表A2:量程3A,内阻0.05电压表V1:量程3V,内阻3K 电压表V2:量程15V,内阻5K变阻器R1:05变阻器R2:02000电源:E=6V开关、导线选:,画出实验电路图。,A1 V2 R1,内接 分压,变式训练:2,(5)实
10、物连线,试验:利用“伏安法”测导体的电阻,【考题举例】,【例1】测一个阻值约为25 k的电阻,备有下列器材:A.电流表(量程100A,内阻2 k)B.电流表(量程700A,内阻300)C.电压表(量程15 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的原理图.,解析:当滑动变阻器滑至0时,电路有最大的电流。,B,C,伏安法测电阻实验举例,试验:利用“伏安法”测导体的电阻,【考题举例】,伏安法测电阻实验举例,依据
11、,故:电流表应选择内接,滑动变阻器相对于待测电阻而言太小。若采用限流法,将无法控制电路。故滑动变阻器采用分压式电路。,A1,例某电压表的内阻在20k50k之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:,待测电压表V(量程3V)电流表A1(量程200A)电流表A2(量程5mA)电流表A3(量程0.6A)滑动变阻器R(最大阻1K)电源(电动势4V)电键K.(1)所提供的电流表中,应选用_(填写字母代号).,(2)为了尽量减小误差,要求测多组数据.试在方框中画出符合要求的实验电路图,解析:由于滑动变阻器用分压接法时,伏特表两端电压变化范围较大,可以多测几组数据,故滑动变阻器用分压接法由于电压表中
12、通过的最大电流为Imax=3V/20K=150A,因此电流表应选用A1,实验:测定金属的电阻率【实验目的】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。【实验原理】1.根据电阻定律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 根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=d2/4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这就是本实验的实验原理 若用实验中直
13、接测出的物理量来表示电阻率,则金属丝的电阻率的表达式为,螺旋测微器的原理 螺旋测微器的螺距是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05 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001 mm 读数时,被测物体长度大于o5 mm的部分在固定刻度上读出,不足o5 mm的部分在可动刻度上读出,读可动刻度示数时,还要注意估读一位数字螺旋测微器的读数可用下面公式表示:测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm),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.0
14、1 mm 螺旋测微器测量几种金属丝的直径读数A4.365mm B4.090mm C1.190 mm D0.987mm,二、游标卡尺的构造、原理及读数1构造:如图所示,主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪),游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉2用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径,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分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,见下表:,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
15、一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(xK精确度)mm.,读数答案:51mm+100.5mm=51.50mm,游标尺的读数方法,游标尺的读数包括以下三个步骤:1、从主尺上读出主要部分,即游标尺的零刻度线对准的主尺上的刻度值A(应以mm为单位)。2、找出从游标尺上的第N条刻度线与主尺上的某条刻度线对齐,然后根据游标尺的种类确定每分度的值u(10分度尺为0.1mm,20分度尺为0.05mm,50分度尺为0.02mm),算出游标尺上计出的值B:B=Nu(mm)3、求出最后结果:X=A+B(mm)E:物理3-1电路游标卡尺的测量.rar,5数据处理(1)在求Rx的平均值时可用两种方法第二种是用UI
16、图线的斜率求出(2)计算电阻率,7注意事项(1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行;为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法(3)开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要调至最大(4)电流不宜太大(电流表用00.6 A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大(5)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端(6)若用图象法求Rx的平均值在描点时,要尽量使各点
17、间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑,例 如图为用伏安法测量一个电阻丝阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:(1)待测电阻Rx(约100)(2)直流毫安表(量程010mA,内阻50)(3)直流电压表(量程03V,内阻5k)(4)直流电源(输出电压4V,内阻可不计)(5)滑动变阻器(阻值范围015,允许最大电流1A)(6)电键一个,导线若干条根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线,答:,因毫安表内阻与待测电阻相近,必须“外接”,因为变阻器电阻很小,电源和滑动变阻器连接成分压电路,,(全题6分伏安法测电阻的电路占3分,其中电流表
18、应外接,即电压表应直接与待测电阻并联.电源、滑动变阻器连接成分压电路,任何错都不给这3分接线占3分,其中有任何错误都不给这3分),高中物理选修31,试验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,试验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,一实验目的(1)描绘小电珠的伏安特性曲线(2)分析伏安特性曲线的变化规律,三实验仪器 小电珠(“4 V,0.7 A”或“3.8 V,0.3 A”)、4 V6 V学生电源,滑动变阻器,电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔,二实验原理 用 测出流过小电珠的电流,用 测出小电珠两端的电压,测出多组(U,I)值,在 坐标系中描出各对应点,用一条 将这些点连结起来,就得到小电珠的伏安特性
19、曲线,试验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,四实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表 法,滑动变阻器采用 式接法,按右图的原理图连接好实验电路,(2)把滑动变阻器的滑动片调节到使接入测量电路中的 最小的位置(图中最左端),接线经检查无误后,闭合开关S(3)移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入如图所示的表格中,断开开关S,(4)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系,在坐标系内描出各组数据所对应的点,将描出的点用平滑的曲线连结起来,就得到小电珠的伏安特性曲线(5)拆除电路,整理仪器,试验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,五注意事项(1)本实验要作
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