电学实验
滑动变阻器应用分析
例2:用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx(阻值约5 Ω,额定功率为1 W);电流表A1(量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω);电流表A2(量程0~3 A,内阻0.05 Ω);电压表V1(量程0~3 V,内阻3 kΩ);电压表V2(量程0~15 V,内阻15 kΩ);滑动变阻器R0(0~50 Ω),蓄电池(电动势为6 V)、开关、导线.
为了较准确测量Rx阻值,电压表、电流表应选________,并画出实验电路图.
【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路,因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx,故首先考虑滑动变阻器的限流接法
【解析】
例3:用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻Rx(约100 Ω);直流电流表(量程0~10 mA、内阻50 Ω);直流电压表(量程0~3 V、内阻5 kΩ);直流电源(输出电压4 V、内阻不计);滑动变阻器(0~15 Ω、允许最大电流1 A);开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.
【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法,各仪器的量程和电阻都已经给出,只需计算两种接法哪种合适。
【解析】
3、实验电路和电学仪器的选择
(口决:“内字中间有个大,大内偏大,小外偏小”,即内接法适合测大电阻且系统误差偏大,即测量值大于真实值,外接法适合测小电阻且系统误差偏小,即测量值小于真实值,)
②控制电路(即滑动变阻器的接法)的选择,
例4:图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图,器材规格如下:
(1)待测电阻Rx(约100Ω)
(2)直流电源(输出电压4V,内阻可不计)
(3)直流毫安表(量程0~10mA,内阻50Ω)
(4)直流电压表(量程0~3V,内阻5KΩ)
(5)滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,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,在实物图上连线。并用“↓”标出在闭合电键前,变阻器的滑动触点应处的正确位置。
【审题】本题不要求选择仪器,只是对已有的仪器进行电路的选择合成,从一定程度上降低了难度,由已知条件,待测电阻与电压表阻值相差较多,滑动变阻器阻值相对较小。
【解析】
例7:用伏安法测量某一电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:
A、待测电阻Rx(阻值大约为5Ω,额定功率为1W)
B、电流表A1(0~0.6A,内阻0.2Ω)
C、电流表A2(0~3A,内阻0.05Ω)
D、电压表V1(0~3V,内阻3KΩ)
E、电压表V2(0~15V,内阻15KΩ)
F、滑动变阻器R0(0~50Ω)
G、蓄电池(电动势为6V)
H、电键、导线
为了较准确测量Rx的阻值,保证器材的安全,以便操作方便,电压表、电流表应选择________,并画出实验电路图。
【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知,可估算通过电阻的电流及其两端电压,是选择电流表、电压表量程的关键,另外,电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。
【解析】
4、电阻测量的方法归类
在高中电学实验中,涉及最多的问题就是电阻的测量,电阻的测量方法也比较多,最常用的有:
(1)欧姆表测量:
(2电阻决定式
(3)替代法:
如图10-13所示。
先把双刀双掷开关 S 2扳到1,闭合 S 1,调整滑动变阻器,使电流表指针指到某一位置,记下此时的示数 I(最好为一整数)。再把开关 S 2扳到2,调整电阻箱 R 0,使得电流表指针仍指到示数 I。读出此时电阻箱的阻值 r,则未知电阻 R x的阻值等于 r。(4)伏安法:伏安法的测量依据是欧姆定律(包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律),需要的基本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表时,可以用标准电阻(电阻箱或给一个定值电阻)代替;当电表的内阻已知时,根据欧姆定律I=U/RV,电压表同时可以当电流表使用,同样根据U=IRA,电流表也可以当电压表用。
(5)比例法:
例如,测电流表和电压表的内阻,如果有可以作为标准的已知电阻的电表,都可以使用比例法。采用比例法测电阻的依据是:串联电路电压与电阻成正比,并联电路电流与电阻成反比。电压表可显示电阻两端的电压值,电流表可显示电阻中通过的电流,所以测电流表内阻应把两电流表并联,测电压表内阻应把两电压表串联,电路图分别如图10-14(甲)、(乙)所示。
测电流表内阻时,应调节滑动变阻器R01,使两电流表的指针都有较大偏转,记录下两电表的示数I1和I2,根据并联电路分流原理,若已知电流表A1的内阻为r1,则电流表A2的内阻r2=。
测电压表内阻时,应调节滑动变阻器R02,使两电压表的指针都有较大偏转,记录下两电表的示数U1和U2,根据串联电路分压原理,若已知电压表V1的内阻r1,则电流表V2的内阻r2=。
伏安法测电阻
1、某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:
A.电流表(量程100 μA,内阻约为 2 kΩ); B.电流表(量程500 μA,内阻约为300 Ω);
C.电压表(量程15 V,内阻约为100 kΩ); D.电流表(量程50 V,内阻约为500 kΩ);
E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A); F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);
G.电键和导线若干。电流表应选 ,电压表应选 。(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
①
② 。
例题
从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测出多组数据。
(1)画出电路图,标明所用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1= ,式中各符号的意义是: 。
测电源电动势和内阻的方法
1. 学生实验 两表一电阻
2.课文的例题 一表两定阻
3.课文中叙述:理想电压表直测电源电动势
例题
在测量电源电动势E和内阻r 的实验时,提供的器材有:待测电源一个,内阻已知且为Rv的电压表一个(量程大于电源电动势),电阻箱一个、电键一个、导线若干,为了测量准确,多次改变电阻箱的电阻R ,读出电压表的示数U,以为纵坐标,
画出与电阻R的关系图象为一条直线,如图所示:
①画出实验电路图:
②如图得到直线在纵轴的截距为m,直线斜率为k,则E、r 的表达式为E= ,r = 。
例题
图中R为已知电阻,Rx为待测电阻,K1为单刀单掷开关,K2为单刀双掷开关,V为电压表(内阻极大),E为电源(电阻不可忽略).现用图中电路测量电源电动势ε及电阻Rx
(1)写出操作步骤:
(2)由R及测得的量,可测得ε=______,Rx=______.
选用的方法
例题
某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R- 图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到:E= V,r= Ω.