恒定电流实验(本章全部)

恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-1-．恒定电流全章内容本章是在初中的基础上加以充实和提高．初中主要有欧姆定律，串并联电路，电功和电热．提高部分有电阻的测量，半导体和超导，电阻定律．新加的内容闭合电路欧姆定律，电流表和电压表的原理．新加的习题有含电容的电路，复杂的串并联电路，非纯电阻电路．本章的各种实验较多，为此专门有一个实验教案，另外单独列出．本教案为恒定电流的实验部分．目录第一节、描绘小灯泡的伏安特性曲线第二节、测定金属的电阻率第三节、把电流表改装为伏特表第四节；测定电源的电动势和内电阻第五节；练习使用示波器第六节；练习使用多用电表第七节：传感器的简单应用本章节请看（下载）教案：恒定电流点击下面蓝色进入本人个人专辑(有时需多次刷新)；红色下载教案—恒定电流；绿色给本人写信=w_zf=[e-mail]恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-2-．(一)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律。实验原理根据部分电路欧姆定律，RUI可得RUI1，即在I-U坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。实验器材学生电源（4~6V直流），小电珠（“4V0.7A”或“3.8V0.3A”），电流表（内组较小），电压表（内组很大），开关和导线。实验步骤（1）确定电流表、电压表的量程，照图连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。（2）闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I值。（3）用同样的方法测量并记录约12组U值和I值。（4）断开开关S，整理好器材。（5）在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，连接各点得到I-U图线，（注意：连接各点时，不要出现折线）【数据处理】次数123456789101112电压U/V电流I/A【结论】描绘出的图线是一条线。它的斜率随电压的增大而，这表明小灯泡的电阻随电压（温度）升高而恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-3-．作业布置1．如图所示，电流表的示数是A，电压表的示数是V.2．某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实验中所测得的数据，分别绘制了I-U图线，如图所示，下列说法正确的是A．图（1）的元件可以作为标准电阻使用B．图（2）的阻值随电压升高而增大C．图（3）的阻值随电压升高而增大D．只有图（2）才是可能的。3．两个电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示。由图可知，两电阻的阻值之比R1：R2等于A．1：3B.3：1C.1：3D.3：14．如图所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200欧，定值电阻的阻值R2=300欧，A、B两端的电压恒定，且UAB=8V。当开关S断开时，移动滑片P，R2两端的电压变化范围是，当开关S闭合时，移动滑片P，R2两端的电压变化范围是恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-4-．5．为了测定小灯泡的伏安特性曲线，需要测得的电压范围尽可能大些，如从0~4V或0~3.8V．为此，应选下图中的那个电路？教后记参考答案：１．0.48A，2.20V２．AB3．A4．4.8~8V,0~8V５．(1)(二)测定金属的电阻率实验目的：学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。实验原理：用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律，金属的电阻率ρ=RS/L=πd2R/4L实验器材：金属丝、千分尺、安培表、伏特表、（3伏）电源、（20Ω）滑动变阻器、电键一个、导线几根【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选00.6安量程，伏特表选03伏档，滑动变阻器选020欧。实验步骤（1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D求出其横截面积S=πD2/4.（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度VRASE图1恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-5-．米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L。（3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极→电键（断开状态）→滑动变阻器→用电器→安培表正极→安培表负极→电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。（4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格把多次测量的D、L、U、I记下来。【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程0~0.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。实验记录测量次数123平均值导线长l/m导线直径d/m导线的横截面积S=（公式）=（代入数据）=m2测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/Ω所测金属的电阻率ρ=（公式）=（代入数据）=Ωm【注意事项】（1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-6-．（2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。【点拨】（1）：为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值【点拨】（2）：经验表明，引起实验误差的原因可能是：①采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大。②仪表量程太大且读数不准③计算未遵从有效数字运算法则实验中易混淆的是：R=U/I和R=ρL/S两个定律，这两个定律都是实验定律，但前者是研究电阻与电流、电压两者之间关系；后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、长度、截面积三者之间关系，与所在的电路因素或是否接入电路无关，注意R=U/I中，电阻与U、I无关；R=ρL/S中，电阻率与L和S无关，使用这两式时ρ是不变的。易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径D前未查零误差、测D时未按三个不同位置测量取平均值。实验结论由实验表中数据计算得出，待测金属丝的电阻率平均值。例题分析：某电压表的内阻在20～50k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（量程3V）；电流表（量程200A）；电流表（量程5mA）；电流表（量程0.6A）；滑动变阻器R（最大阻值1k）；恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-7-．电源（电动势4V）；电键S。⑴所提供的电流表中，应选用______（填写字母代号）。⑵为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要求的实验电路（其中电源和电键及其连线已画出）。〖解答：⑴若将电压全部加在待测电压表上，电流的最大值为Imax≈204×103=200(A)，在保证表不被烧坏、且读数比较准确时，应选电流表。⑵为减小实验误差，又保证电压表不损坏（量程为3V），应采用分压式接法接入滑动变阻器（因电压表内阻至少是R的20倍）。若采用限流式接法接入滑动变阻器时，电压表有可能损坏，所以正确电路如图所示。〗作业布置1．运用R=U/I和R=ρL/S的实验原理测定金属丝的电阻率，某同学总结如下几点，你认为正确的是[]A．选定金属丝接入电路的长度越长，金属丝上的电压降越大。B．金属丝两端的电压越高，其电阻越大。C．金属丝电阻随温度改变而改变。D．选定金属丝长度一经固定，这段长度的电阻就为定值。（答案：C）2．测定一根粗细均匀的阻值约为几欧的金属丝的电阻率可供选择的实验器材如下：A．伏特表（03伏，内阻3千欧）B．伏特表（015伏，内阻20千欧）C．安培表（00.6安，内阻1欧）D．安培表（03安，内阻0.2欧）E．滑动变阻器（020欧，I允=1.00安）F．滑动变阻器（0100欧，I允=0.60安）G．6伏电池组H．电键、导线若干恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-8-．①电路实验时应选用器材：______（填序号）②画出试验原理图。【以下题目供参考】3．实验室中现在器材如实物图1所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程10A，内阻r1约0.2Ω；电流表A2，量程300mA，内阻约5Ω；电流表A3，量程为250mA，内阻约5Ω；电阻箱R1，最大值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100Ω；开关S，导线若干。要求用图2所示的电路测定图中电流表A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻答：（）（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是（）用这些物理量表示待测内阻的计算公式是（）教后记(三)把电流表改装为伏特表预习题1、电流表中有电流通过时电流表的指针就会发生偏转。当通过的电流等于电流表内线圈所允许的最大电流时，电流表的指针偏转到最大刻度处，这时的电流叫做电流表R2176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10000×100000×1000ER1A3A1A2SR1R2AA1SE图1图2恒定电流实验作者：E-mail:[e-mail]．-9-．的，用符号表示。如果电流表的内阻rg，则电流表能够承受的最大电压Ug=（满偏电流；Ig；Ig·rg）2、利用课本图所示的电路测定电流表的内电阻rg时，应先调节电位器R，使其阻值，然后闭合电开关，调整的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。再闭合开关，这时流过电流表的电流将，调整的阻值，使电流表的指针偏转到正好是满刻度的一半，而另一半的电流必通过。根据并联电路的特点可知，电流表的内阻rg=。以上分析的前提条件是：接入电阻箱R＇后，干路电流。而要做到这一点，只有当R比R＇时才行，所以利用半偏法测电流表内阻时必须满足的条件是RR＇（最大；S1；R；S2；小于满偏电流Ig；电阻箱；R＇；R＇；不变；大很多；远大于）3、已知电流表的内阻rg，满偏电流为Ig，若把这个电流表改装成量程为U的电压表，则必须在电流表上联一个阻值为R=的电阻。（串；gggIrIU）实验目的用半偏法测定电流表的内阻；把电流表改装成电压表实验器材电源，导线，开关，电阻箱，电位器，滑动变阻器，电流表，标准电压表实验步骤1．半偏法测电流表内阻（1）按图8-1所示连好电路，图中R用电位器，R＇用电阻箱。（2）合上开关S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度Ig。（3）合上开关S2，调整Rˊ的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半。读出电阻箱的阻值，当R比Rˊ大得多时，，可认为rg=Rˊ。2．改装（4）算出电流表的满偏电压Ug=。（5）如果把电流表改装成量程为U=2V的电压表，计算应串联的电阻值R1。RR＇S2S1G图8-1恒定电流实验作者：E-ma