恒定电流实验

第四课时电学实验基础2．滑动变阻器的选择：滑动变阻器在电路中主要是起调节电压或电流的作用，其额定电流不能小于实验电路中最大电流．同时根据电路类型来选择，如果接成限流电路，往往选择与待测电阻阻值相当的滑动变阻器，如果接成分压电路，往往需要选择阻值较小的滑动变阻器．一、电学实验仪器的选择1．电流表、电压表的选择：对于电表，量程首先要达到测量的范围，电流表或电压表量程要大于等于所测量的最大值，同时量程又不能太大，务必使指针有较大偏转(一般要大于满偏度的1/3)，以减小读数带来的误差．1．电流表的内、外接法根据电流表和待测电阻相对于电压表的位置，分为电流表外接法和电流表内接法，分别如图(甲)和(乙)所示，简称外接法和内接法．二、电路的选择测量中，电阻的测量值定义为实验得到的电压值和电流值比值，表达式为⑴电流表外接法AVRX②误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小．③当Rx<<RV时，R测越接近R真，误差越小。应采用电流表的外接法，所以该电路适合测量小电阻①电阻测量值为电阻真实值和电压表内阻的并联电阻值。⑵电流表内接法AVRX③当Rx>>RA时，R测越接近R真，误差越小。应采用电流表的内接法，所以该电路适合测量大电阻。②误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小。①电阻测量值为电阻真实值和电流表内阻的串联电阻值。电流表的内、外接法的选择可总结为三种方法：⑴阻值比较法：方法是：若Rx<<RV，宜采用电流表外接法；若Rx>>RA，宜采用电流表内接法．若待测电阻阻值为几百欧以上的大电阻用电流表内接法，若待测电阻阻值为几欧以下的小电阻用电流表外接法．⑵用临界值计算法：若待测阻值为中等大小，不易定性判断，且知道电流表和电压表的阻值约为多大时，可用此方法：当时内、外接法均可．当(即Rx为小电阻)时用外接法．当(即Rx为大电阻)时用内接法．②如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，即：应采用外接法．⑶试触法：不知道电流表和电压表的大约阻值，也不知待测电阻阻值大约是多少时采用此法．电路如图所示．分别将导线a端与b、c点接触：①如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，即：应采用内接法。某同学用伏安法测一个未知电阻，他先将电压表接a点，读得两表示数分别为U1=3.0V，I1=3.0mA，然后将电压表改接在b点，读得两表示数分别为U2=2.9V，I2=4.0mA，如图所示。由此可知电压表应接到

点误差较小，测得Rx的值为

Ω。AVbaRx例与练a10002．滑动变阻器的分压、限流接法为了改变待测电阻两端的电压(或通过的电流)，常把滑动变阻器与电源连接作为供电控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式，如图(甲)、(乙)所示，分别叫限流式接法和分压式接法．⑴滑动变阻器的限流式接法：如图，Rx为待测电阻，R为滑动变阻器的总电阻．①电路连接特点：它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联．②该电路的优点是电路耗能小，操作简单．一般适用于用大阻值滑动变阻器测量小阻值电阻．⑵滑动变阻器的分压式接法：③该电路优点是电压调节范围宽，但该电路较为复杂，操作也复杂，耗能也较大．一般适用于用小阻值滑动变阻器测量大阻值电阻．①电路连接特点：接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联．②待测电阻供电电压的调节范围是：0～E(不计电源内阻)如图，Rx为待测电阻，R为滑动变阻器的总电阻．③采用限流式接法时，电路不能安全工作，如电路中的最小电流(电压)仍超过电流表(电压表)的量程或超过用电器的额定电流(电压)时，应采用分压式接法．⑶实际选择的原则：以下几种使用分压式接法：（其余情况用限流式接法）①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法．②待测电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法．选用实验器材一般应根据实验原理掌握“可行”、“精确”和“方便”的原则。“可行”是指选用的实验器材要能保持实验的正常进行；“精确”是指选用的实验器材要考虑尽可能减小实验误差（如电表的指针偏转要求较大）；“方便”是指选用的实验器材要便于操作。⑶对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑片上．三、电路图的连接1、基本方法⑴画出实验电路图．⑵分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程．⑶画线连接各元件．连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路．2、注意事项⑴连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错．⑵各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉．用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx(阻值约5Ω，额定功率为1W)；电流表A1(量程0～0.6A，内阻0.2Ω)；电流表A2(量程0～3A，内阻0.05Ω）电压表V1(量程0～3V，内阻3kΩ)；电压表V2(量程0～15V，内阻15kΩ)；滑动变阻器R0(0～50Ω）蓄电池(电动势为6V)、开关、导线．为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选______________，并在下面画出实验电路图．V1、A1例与练第五课时实验：测定金属的电阻率

(同时练习使用螺旋测微器)游标卡尺的主要部分是主尺(附有左边上爪和下爪)和一条可以沿着主尺滑动的游标尺(附有右边上爪和下爪以及深度尺)．如图所示．一、游标卡尺1．游标卡尺的构造⑴外测量爪：可测量物体厚度或外径.⑵内测量爪：可测量槽宽或内径.⑶深度尺：可测量筒的深度．2．游标卡尺的使用内测量爪外测量爪固定螺丝主尺游标尺深度尺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份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.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一刻线对齐的游标的格数，则其读数为(x＋K×精确度)mm.29.8mm温馨提示：主尺上的整毫米数应为游标尺“0”刻线之前的整数部分，切勿读成游标尺左棱之前的整数部分。50分度0.15mm23.22mm如图所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度B固定在尺架F上，旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在B上．二、螺旋测微器1．螺旋测微器的构造测微螺杆P与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。2．螺旋测微器的原理测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)3．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．6.725mm8.464mm8.470mm三、测定金属的电阻率1．实验原理⑴用毫米刻度尺测出金属丝的长度L⑵用螺旋测微器测出金属丝的直径d⑶用伏安法测出金属丝的电阻R被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，电池组，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干．2．实验器材3．实验步骤⑴测长度L：将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，重复测量三次，求出平均值L；欧姆定律和电阻定律①依照图中所示的电路图用导线把器材连接好，并把滑动变阻器的有效阻值调至最大；⑵测直径d：用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置上各测一次，取直径的平均值d.⑶测电阻R：⑷整理好实验器材，实验结束．②电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S，求出电阻的平均值R；①第一种是用算出各次的数值，再取平均值．4．数据处理⑴在求R的平均值时可用两种方法：⑵计算电阻率：将记录的数据R、L、d的值，代入电阻率计算公式②第二种是用U—I图线的斜率求出．说明：也可把各次的U、I值代入公式求出ρ，再求平均值。(3)金属丝的电阻=__________

。(4)金属丝材料的电阻率

==_________

·m。(1)金属丝的长度=_____cm=______m；数据处理：根据上面记录的数据，完成以下表格内容：实验次数长度l/cm长度平均/cm直径d/mm直径平均/mm横截面积S/mm2123实验次数电压U/V电流I/A电阻R/

/

123(2)金属丝的横截面积S=________mm2=________m2。⑴为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。⑵本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法和滑动变阻器限流法。⑶电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。⑷测量被测金属丝的有效长度，是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两个并入点间的部分，测金属丝长度时应将其拉直。⑸闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻最大的位置。5．注意事项⑴测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差．⑵由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分压影响更大)⑶通电电流太大，或时间太长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化．6．误差分析在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω.实验室备有下列实验器材：A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为11Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．变阻器R2(0～200Ω，0.6A)G．电池组E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干ADEGH【例与练】(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有________(2)为减小实验误差，应选用图中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，乙(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如下图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.0.6355.42第六课时实验：描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验原理（P101）二、实验器材小电珠、电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸三、实验步骤（P101）IUO四、注意事项1．电路的连接方式：⑴因为小电珠的电阻很小，与0～0.6A的电流表串联时，应采用电流表外接法．⑵因为该实验要求小电珠两端电压能从0开始连续变化，所以滑动变阻器采用分压式连接．2．闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端．3．电流表选择0.6A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定．4．所测数据中误差较大的点要舍去，U—I图象应是平滑曲线而非折线．5．作图时最小单位与电表分度一致，并且大小要适宜．五、误差分析1．由于电压表不是理想电表，对电路的影响带来误差．2．测量时读数不准，在坐标纸上描点不准引起误差．【例与练】有一个小灯泡标有“6V、1.5W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的U－I图线，除导线和开关外，有下列器材可供选用：A．直流电源9V(内阻约1Ω)B．直流电流表A1（3A，内阻约0.1Ω)C．直流电流表A2（300mA，内阻约5Ω)D．电压表V1（5V，内阻约10kΩ)E．电压表V2（10V，内阻约20kΩ)F．滑动变阻器R1（10Ω，2A）G．滑动变阻器R2（1kΩ，0.5A.）(1)实验中应选的器材是

．(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图．R1V2A2ACEF01002003002I/mAU/V46(3)按电路图将图中所示器材连成电路．(4)由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示，将该小灯泡与另一电源组成闭合电路，该电源两极的电压随电路中电流的变化关系图线如图所示，则小灯泡与电源连接后的实际功率为

W。R1V2A20.63(5)小灯泡的U-I图象不是直线的原因是

。灯丝的电阻随温度的升高而增大第七课时实验：测定电源的电动势和内阻一、实验原理1．实验依据：闭合电路欧姆定律2．实验电路：如图所示．(1)解方程组法：利用测得的两组数据，得解得3．E、r的求解方法(2)图象法：多测几组数据，然后在U—I图中描点作图，所得直线与纵轴交点为电动势E的值，图线斜率的绝对值即为内阻r的值．，如图所示．电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路．如图所示．三、实验步骤2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值，记录在表格中．4.断开开关，拆除电路，整理好器材．二、实验器材5.取坐标纸，以电流I为横轴，路端电压U为纵轴，描绘出所记录的各组I、U值的对应点，连成U—I图线．延长U—I图线，它与坐标轴有两个交点，读取E、I短，进一步可以算出四、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的旧干电池)．2.在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r变化明显．3.测出不少于5组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值．4.在画UI图线时，要让尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．5.干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标系中数据点将呈现如图(甲)所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图(乙)所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较远的点，用计算出电池的内阻r.五、误差分析1．读数误差和电表线性不良引起误差．2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差．【例与练】用如图所示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：A．电压表V：0～3V和0～15V两个量程B．电流表A：0～0.6A和0～3AC．滑动变阻器R1(最大电阻为20Ω)D．滑动变阻器R2(最大电阻为100Ω)E．开关S和导线若干(1)电流表应选用_____量程；电压表应选用_____量程；滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)．0.6A3VR1(2)如图所示U－I图上是根据实验测得的7组数据标出的点．请你画出图线，并由图线求出E＝________V，r＝________Ω.1.50.52、用电压表和电阻箱（伏—阻法）用一个电压表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．1、用电流表和电阻箱（安—阻法）用一个电流表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法测得的电动势无偏差，但内阻偏大．六、测量电源电动势和内阻的其他方法一、实验原理

1、多用电表的构成及功能

多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程,如图甲所示,上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻着各种测量项目和量程;另外,还有欧姆表的调零旋钮,机械调零旋钮和测试表笔的插孔.第八课时实验：练习使用多用电表2．欧姆表原理(1)内部结构：欧姆表的结构如图所示，G是内阻为Rg，满偏电流为Ig的电流计，R是可变电阻也叫调零电阻，电源的电动势是E，内电阻是r.当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有故每一个未知电阻都对应一个电流值I，我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值，并标在刻度盘上，即可从刻度盘上直接读出所测电阻Rx.(2)原理：欧姆挡测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红黑表笔接触时，相当于被测电阻Rx＝0，调节R使电