恒定电流实验复习

物理电学实验复习电学实验基础一、电流表的构造和工作原理1、构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成θ∝IUgGIgRg2、电路图：大约零点几伏约几十微安到几毫安。（1）满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig（2）电流表的内阻:表头G的电阻Rg（3）满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压UgUg=IgRg大约几欧到几十欧二、把灵敏电流计改为电压表电路图GIgRgUgURRVIgURV()ggggggUUUIRRUURRUg据串联电路的特点得：解得：（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R三、把灵敏电流计G改为电流表AGIgRgIRRAUIRA电路图()gggggggUIRIIRIRRII据并联电路的特点得：解得：（2）电流表的内阻：RA=Rg×R/(R+Rg)1）、限流式：2）、分压式：AVRXRLAVRLRX四、滑动变阻器的两种接法优点：电路简单，省电不足：电压不能从零开始优点：电压能从零开始不足：电路复杂，费电AVSE,rRBACVAS比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围电流调节的范围电能损耗电路连接控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：EIR电源负担轻E（IR+Iap）电源负担重简便复杂用电压表测电压用电流表测电流外接法？内接法？为减小误差，多测几组数据，求平均值滑动变阻器限流式？分压式？AVAV1.原理URIIUR一伏安法测电阻“同一性”2.电路限流器电路，安培表内接法RXAV··限流器电路，安培表外接法RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法RXAVRXVA①比值法b.选择方法：内接法与外接法的选择a.条件：已给出R的估计阻值内接法RXVA··RXAV··外接法结论：与哪个比值大Rx就与对应表“近接”RARxRVRx若时，采用电流表内接法。XRARXRVR若时，采用电流表外接法。比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源测量结果适用条件实验电路（电流表内外接法）选择的依据R测＝U/I＞Rx偏大R测＝U/I＜Rx偏小电流表的分压电压表的分流A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．伏安法测电阻之发散思维2．“安安法”电流表的创新使用－－测电压．条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用1．“伏安法”测电压表的电阻VA．．．电压表（电流表）是一个能读出其两端电压（通过其电流）的电阻．没有系统误差IURV2122IIRIRAx1221IRIRAA没有系统误差此电路能否测量出电流表的内阻？根据并联分流进行测量没有系统误差V1v2．．．RxV2v1．．．．．3．“伏伏法”电压表的创新使用－－测电流．2211VVRUUR221VxRUUR条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用．没有系统误差存在系统误差RxV2v1．．．．．2221VxRUUURR0V2v1．．．．．02122RUUURV能否消除？根据串联分压进行测量没有系统误差没有系统误差【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。4.仪器的选择⑴安全性原则要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。⑵精确性原则尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。⑶操作性原则：如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流)比较方便．⑷选择的一般步骤①根据实验要求设计合理的实验电路；②找出唯一性的器材；③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.+-RXAV··++例1：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ，可供选择的器材是：电流表A1(0----100μA,2kΩ)电流表A2(0----500μA,300Ω)电压表V1(0----10V,100kΩ）电压表V2(0----50V,500KΩ）直流稳压电源E（15V，1A）滑动变阻器R(1kΩ,1W)电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。解：（1）电压表、电流表的选择由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。+－（2）电流表内接法和外接法的选择实验电路图E=15V25KΩ1KΩRXA2V1因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用电流表内接法由于用分压器接法时，电阻RX中的最大电流为Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以电流表选A2（500μA）（1）电路应采用电流表外接法（为什么？）（2）滑线变阻器应采用分压式接法。描绘小电珠的伏安特性曲线例2、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线.（3）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω.问:将本题中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少?解：（1）见下图;（2）见下图（3）作出U=E—Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦测电阻率ba图4152051002025301510URI原理LRS甲023456781152051005100（乙）502025145051056510010例：测定金属丝的电阻（阻值3～5Ω）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在0—0.6A之间变化。请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。解:实验电路图如图示,测定电源的电动势和内阻测定电动势内阻电路vAU1=E-I1rU2=E-I2rAE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)vE=U1+U1r/R1E=U2+U2r/R2例如:实验时经测量得出的数据如下表，请在图c的方格纸上画出U—I图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为、。123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05画出U—I图线如图示：E=1.46Vr=0.72Ω0.100.300.700.501.001.101.201.301.401.50图cU/VI/A一．表面结构四．多用电表测内阻１．表盘分清三条刻度线所测量的物理量最下面的一条刻度线分布不均匀（开始阶段较密集），是用来测交流电压的．最上面的刻度线右端标有“0”，从右向左，刻度线依次变密，是用来测电阻的；中间的刻度线共50个小格，分布均匀，是用于测电流和直流电压的；2．选择开关多用电表的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程．将多用电表的选择开关转到电流（压）档，多用电表相当于一个电流（压）表，其使用方法和读数与电流（压）表相同．当选择开关旋转到电阻档，就可以测电阻了．电流（压）档上标示为量程，欧姆档上标示为倍率．二．测量电路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G．R26．．R3R4．52.5V10VR1．．G．R24．3．．RR×1×10电流档电路欧姆档电路电压档电路1.使用电流档和电压档时，都不用内电源，必须要有外电源；使用欧姆档时，只能使用内电源，不能再有外电源．2.不管使用电流档、电压档还是欧姆档时，电流都从多用电表的红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表标．以保证电流表能从左向右偏转．注意：使用欧姆档时，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极．3.多用电表的欧姆档刻度不均匀，只有中央部分便于观察，所以使用欧姆档，要尽量使指针偏转到中央附近；而电流档和电压档则是越接近满偏时误差越小，所以使用电流档和电压档，要尽量使指针的偏转角度大一些．三．欧姆档的测量原理根据闭合回路的欧姆定律测量R、Rg和r均为定值电阻电流I与待测电阻Rx之间存在着一一对应的函数关系，因此可以通过电流的测量达到测量电阻的目的．在刻度盘直接标出与电流I对应的电阻Rx值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值．由于I和Rx是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反．)()(xgxRfrRRREI２.欧姆调零.当两表笔接触时，Rx=0，此时电流调到满偏值,对应电阻值为零,刻度0１.机械调零．当两表笔间不接电阻时（即不接触），指针不偏，电阻无限大，刻度无限大欧姆表的刻度RErRREIgg)(3.中值电阻等于欧姆档的内阻．RREIxg2因此欧姆档的不同倍率内阻不同．四．欧姆档的测量步骤1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处．2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级．3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端，可根据“大量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零，按步骤3、4进行．5．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。大量程大角度偏小量程小角度偏换档重新调零测量完毕旋离示数不用估读示数要乘倍率用电压档测量待测两端电压用欧姆档测量待测两端电阻?0U0RRCR是是是否否是内含电源?0R反向短路?R反向?CR反向可能为二极管断路否可能为二极管定值电阻否五．用多用电表探索黑箱内电学元件思路