高中物理電學實驗總結

電學實驗：1.描繪小燈泡的伏安特性曲線

2.改表

3.伏安法測電阻

4.測電阻率（游標卡尺、螺旋測微器的使用）

5.測電池的內阻與電動勢

一. 基本電路

1. 滑動變阻器的分壓、限流接法：

分壓與限流的選擇依據：

1）題目中明確要求待測電阻兩端的電壓u，通過待測電阻的電流i從零開始連續可調

2）若用限流式接法，電路中的最小電流仍大於某個串連在電路中的用電器（比如安培表）的額定電流（或最大量程），則必須用分壓式接法。

3） ·待測電阻rx與變阻器r相比過大，這時，我們可以認為如果採用限流式，變阻器電阻的改變對電路的影響十分微弱，從而起不到改變電流的作用。

·與之相反，如果待測電阻rx與變阻器r相比過小，則應採用限流式。

有些題目中採用試觸的辦法來判斷。如果電流錶變化較大（這裡的變化指的事變化率），說明電壓表分壓作用明顯，說明待測電阻阻值和電壓表接近，說明是大電阻。反之，如果電壓表變化明顯，說明電流錶分流作用明顯，說明待測電阻是小電阻。

2. 電流錶的內接與外接

總結：大內大，小外小（大電阻用內接，測量結果偏大；小電阻用外接，測量結果偏小）

原因：大電阻內接，測安培表（電阻小）的分壓效果不明顯，小電阻用外接，則電壓表（阻值很大）的分流效果不明顯

·當待測電阻rx《時，視rx為小電阻，應選用外接法；當rx>時，視rx為大電阻，應選用內接法；當rx＝時，兩種接法均可。

二. 實驗器材的選擇

標準：安全（這裡所指的應該是用電器的最值，而不是電源與元件的）、達到要求

順序：電源----電壓表----電流錶----變阻器

·電源：不超過最大即可

·電表：如果示數不超過量程的1/3，則選用較小的

·滑動變阻器：安全、確定範圍是否足夠，參考電路（分壓與限流對其要求不同）

分壓式：

如圖1所示，在滑動變阻器分壓式接法中待測部分電壓隨滑動變阻器調節滑動距離變化影象，圖中的k表示滑動變阻器總阻值與待測電阻的比例。

從圖中可以看出當滑動變阻器與待測電阻的比值越大時，滑動變阻器先移動較長距離時待測電阻電壓變化較小，而後移動很小距離時待測電阻電壓卻急劇上公升，這在實驗操作中是難以控制待測電阻取適當電壓的；而當滑動變阻器與待測電阻的比值越小，待測電阻上電壓隨滑動變阻器調節距離變化越接近線性關係。

因此，分壓式電路中滑動變阻器的阻值應選用阻值較小的（小於待測電阻）。

2、限流式接法中應選擇阻值與待測電路電阻接近的滑動變阻器

如圖2所示，在滑動變阻器限流式接法中待測部分電壓隨滑動變阻器調節滑動距離變化影象，圖中的k表示滑動變阻器總阻值與待測電阻的比例。

從圖2中可以看出：滑動變阻器與待測電阻比值越小，待測電阻上電壓隨滑動變阻器調節距離變化越接近線性變化，但電壓變化幅度卻很小，不便於取多組有明顯差別的資料多次測量；而當滑動變阻器與待測電阻比值越大時，雖然待測電阻上的電壓變化幅度很大，但滑動變阻器先移動較長距離電壓變化幅度較小，而後移動很小距離電壓卻急劇上公升，這在實驗操作中是難以控制待測電阻取適當電壓的；而當滑動變阻器與待測電阻阻值相接近時，待測電阻上電壓隨滑動變阻器調節距離變化接近線性關係，且待測電阻上的電壓變化幅度較大。

因此，限流式電路中滑動變阻器的阻值應選用阻值與待測電阻相接近的。

三．測電源電動勢與內阻

（1）測量電路如圖

（2）測量方法

·計算方法

測兩組端電壓u和電流i值，然後通過以下式子求解。

e＝u1＋i1r

e＝u2＋i2r

·作u——i圖象方法

通過調節滑動變阻器，取得多組（u，i）值，然後在座標中描點，連成直線

縱軸截距的含義：電動勢e

橫軸截距的含義：短路電流i0

斜率的含義：電阻。求解方法：r= 或用直線上任意兩點求解斜率的絕對值。（一定要注意影象是否移軸，要用實際的i0 與e算，而不完全是傾斜角）

·e，r是不會在電表中顯示出來的。我們用影象得到的e r是通過作圖得到的

兩種常見測電動勢的電路

法1：（選擇這種電路）

1、誤差**：伏特表分流；

2、測量值與真實值的關係： e測·得到e是在i=0的情況下的，但是，在這種電路中。即使電流錶的示數為0，電壓表中仍有電流。

所以，我們只有將電壓表等效為電源，才能認為電路中沒有電流。

法2：1、若安培表外接，則電流的測量值與總電流相等，而伏特表的讀數則小於路端電壓。所以此時的誤差來自於安培表分壓。

2、測量值與真實值的關係：

e測= e真 , r測》 r真

·原理同上，但是由於r的誤差過大，所以我們仍選擇第一種

四．測電阻

1.伏安法測電阻（主要方法）

依據歐姆定律，根據選擇的元件，先選擇滑動變阻器是分壓還是限流和電流錶內接或外接。在進行計算。

2.半偏法測電阻

方法：選擇電阻遠大於電流計內阻的變阻器r接入幹路（這樣，當多乙個支路的時候，由於滑動變阻器電阻很大，所以對電路影響不大），首先接通 s1，調節r似電流計滿偏；再閉合s2，調節變阻箱r1，使電流計指標半偏；由於併聯部分的電阻遠小於變阻器r的電阻，所以調節變阻箱r1時，可以近似認為總電流沒有發生變化，所以通過表頭和r1的電流近似相等，故此時r1的值近似等於表頭的內阻。

注意：（1）接入干路的變阻器r阻值必須遠大於表頭內阻，所以盡量選大的；

（2）與表頭併聯的r1必須使用電阻箱，因為電阻箱才可以直接讀出阻值；

（3）實際上，通r1的電流大於總電流的一半，而此法測得的表頭內阻偏小。

3. 替代法

五．電表的改裝

1、各種電表的表頭均為靈敏電流計，表頭指標偏轉角度與通過它的電流成正比。

電壓表：

2、電壓表：rx＝u/ig－rg 其中u為改裝後的量程，

而改裝後電壓表的內阻為rv=u/ig。

（幫助分壓）

3 電流錶：rx=igrg/（i－ig）其中i為改裝後的量程.，

而改裝後電流錶的內阻為ra= igrg/i

（幫助分流）

六．多用電表

·歐姆檔

·歐姆檔中有內建電源，所以在不用時將其調整至交流電壓最大處或者是off檔

·無論測量什麼，在開始測量前都必須觀察電表的指標是否指在最左端的刻度盤上，若不然就必須進行機械調零，機械調零在整個實驗過程成只需要調一次；

歐姆調零應在選擇好歐姆表倍率之後進行，並且每更換一次倍率，都需要重新調零一次！

·無論測量什麼，外部電流總是從紅錶筆流入表殼，從黑錶筆流出表殼；作為歐姆表使用時，黑筆與內建電源的正極相連，紅筆與內建電源的負極相連。

·做為歐姆表使用時，若指標偏轉過小（既刻度盤上讀數過大），則應更換較大的倍率；

·若指標偏轉過大（既刻度盤上讀數過小），則應更換較小倍率。

歐姆表內阻：，其中r0為調零電阻。

根據閉合電路歐姆定律：

所以rx=—r內

由上式可知，rx和ix之間有種一一對應的關係，所以可以通過計算將電流的刻度轉化為電阻的刻度，並且由上式可以看出，電阻刻度應該不均勻。

1、設歐姆表內阻為r內，表頭滿偏電流為ig，則有=，此時指標恰好滿偏，指向零刻度。

2、當時，表頭指標半偏，此時的rx=r內我們稱之為中值電阻，當待測電阻阻值與中值電阻比較接近的時候，測得的資料比較準確。

3、歐姆表刻度盤不均勻，讀數大的區域刻度密集，讀數小的區域刻度稀疏，既：左密右疏。

按倍率讀數

·其他檔位

其他檔位按比例讀數，即最大量程按比例分配。

七．游標卡尺與螺旋測微器

1.游標卡尺

以10分度游標卡尺為例說明。如圖所示，將主尺的9小格9公釐長度平均分成10份，做成遊標尺，遊標尺的每小格即為0.9公釐,比主尺相應小0.

1公釐,根據遊標尺和主尺的刻度錯位可測量不足一公釐的長度。主尺和遊標尺上對應的一等份差值，叫做精確度，它體現了測量的準確程度。游標卡尺正是利用主尺和遊標尺上每一小格只差，來達到提高精確度的目的，這種方法叫做示差法。

如圖3所示，遊標尺上的第六條刻度線與主尺上的某一條對齊，則被測物體的長度：

同理，當游標上第n條刻線與主尺上的某一條刻線對齊時，被測物體長度為

確認游標格數,算出游標卡尺精確度：

·10分度游標卡尺精確度為；

·20分度游標卡尺精確度為；

·50分度游標卡尺精確度為；

·從主尺讀出遊標尺零刻線前的公釐數；

·看光標尺上第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊,公釐以下的讀數就是,得光標尺示數l2；

·測量結果

·注意單位和有效數字「0」　遊標尺不需要估讀

2.螺旋測微器

二、螺旋測微器原理

螺旋測微器是依據螺旋放大的原理製成的，即螺桿在螺母中旋轉一周，螺桿便沿著旋轉軸線方向前進或後退乙個螺距的距離。因此，沿軸線方向移動的微小距離，就能用圓周上的讀數表示出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.

5mm，可動刻度有50 個等分刻度，可動刻度旋轉一周，測微螺桿可前進或後退0.5mm，因此旋轉每個小分度，相當於測微螺桿前進或後退這0.5/50=0.

01mm。可見，可動刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋測微器可準確到0.

01mm。由於還能再估讀一位，可讀到公釐的千分位，故又名千分尺。

三、螺旋測微器讀數方法

1、先讀固定刻度。再讀半刻度，若半刻度線已露出，記作 0.5mm；若半刻度線未露出，記作 0.0mm；

2、再讀可動刻度（注意估讀）。記作 n×0.01mm；

3、讀數結果為：固定刻度+半刻度+可動刻度；

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