2023年高三物理《電學實驗》知識彙總

2022-05-07 21:15:03 字數 3902 閱讀 7413

一電表的讀數

像電表,彈簧秤這樣的儀器讀數時,先看量程,再看總格數,再看最小分度值.(即最小一格表示多少)

最小分度值是"1"的,(包括1,0.1,0.01,0.

001等)要估讀到最小分度值的十分之一.(與前面的括號對應,讀到0.1,0.

01,0.001,0.0001等,即保證0--9這10個數字在讀數的最末一位都有機會出現,且誤差出現在下一位)

最小分度值是"2"的,(包括2,0.2,0.02,0.

002等)要估讀到最小分度值的二分之一.(與前面的括號對應,讀到1,0.1,0.

01,0.001等,即保證0--9這10個數字在讀數的最末一位都有機會出現,且誤差出現在最小分度的同一位).

最小分度值是"5"的,(包括5,0.5,0.05,0.

005等)要估讀到最小分度值的五分之一.(與前面的括號對應,讀到1,0.1,0.

01,0.001等,即保證0--9這10個數字在讀數的最末一位都有機會出現,且誤差出現在最小分度的同一位).

二電表的改裝

(1)靈敏電流錶(表頭)原理和主要引數

電流錶g是根據通電線圈在磁場中受磁力矩作用發生偏轉的原理製成的,且指什偏角θ與電流強度i成正比,即θ=ki,故表的刻度是均勻的。電流錶的主要引數有,表頭內阻rg:即電流錶線圈的電阻;滿偏電流ig:

即電流錶允許通過的最大電流值,此時指標達到滿偏;滿偏電壓u:即指標滿偏時,加在表頭兩端的電壓,故ug=igrg

(2)電流錶改裝成電壓表

原理用表頭無法直接測量大電壓,即無法將大電壓直接加在表頭兩端,須有乙個大電阻來分壓。即得使用串聯電路,這樣表頭和分壓電阻和總電壓與加在表頭兩端的電壓成正比,這樣我們可以給表頭換個表盤,使它不再顯示表頭兩端的電壓,而顯示表頭和分壓電阻兩端的總電壓。

方法: 串聯乙個分壓電阻r,如圖所示,若量程擴大n倍,則根據分壓原理,需串聯的電阻值 ,故量程擴大的倍數越高,串聯的電阻值越大。

相關結論 ① 將表頭改裝成電壓表,量程擴大到原來的n倍,內阻就要擴大到原來的n倍

同一表頭改裝的電壓表,內阻之比等於量程之比。

若改裝後的電壓表測量電壓時總是偏大,則說明表盤量程大,即實際改裝表的量程偏小,說明所串的分壓電阻偏小,需再給它串聯乙個合適的小電阻來校正其量程。其餘類推。

(3)電流錶改裝成電流錶

原理用表頭無法直接測量大電流,即無法將大電流直接加在表頭上,須有乙個小電阻來分流。即使用併聯電路,這樣表頭和分流電阻的總電流與加在表頭中的電流成正比,這樣我們可以給表頭換個表盤,使它不再顯示表頭電流,而顯示表頭和分流電阻中的總電流。

方法:併聯乙個分流電阻r,如圖所示,若量程擴大n倍,,則根據併聯電路的分流原理,需要併聯的電阻值,故量程擴大的倍數越高,併聯的電阻值越小。

相關結論 ① 將表頭改裝成電流錶,量程擴大到原來的n倍,內阻就要縮小到原來的n分之一。

同一表頭改裝的電流錶,內阻之比等於量程的反比。

若改裝後的電流錶測量電流時總是偏小,則說明表盤量程小,即實際改裝表的量程偏大,說明所並的分流電阻偏小,需再給它串聯乙個合適的小電阻來校正其量程。其餘類推。

需要說明的是,改裝後的電壓表或電流錶,雖然量程擴大了,但通過表頭的最大電流或加在表頭兩端的最大電壓仍為其滿偏電流ig和滿偏電壓ug,只是由於串聯電路的分壓及併聯電路的分流使表的量程擴大了。

三電路的連線

a 電流錶的接法————內接與外接

1 電流錶的內接(圖1)

① 電流錶測量的電流確是通過rx的電流,但電壓表所測並非rx兩端的電壓,而是rx與電流錶串聯後兩端的總電壓,所以比rx實際值偏大(測量值實質為待測電阻與電流錶的串聯電阻),如果知道電流錶的內阻,我們就可以求出待測電阻的阻值(無系統誤差)。

② 在rx>>ra時,即rx為大電阻時,電流錶的分壓作用很弱,則可採用如圖所示電路,

2 電流錶的外接(如圖)

① 電壓表測量的電壓確是rx兩端的電壓,但電流錶所測並非rx的電流,而是rx與電壓表併聯後的總電流,所以比rx實際值偏小(測量值實質為待測電阻與電壓表的併聯電阻),如果知道電壓表的內阻,我們就可以求出待測電阻的阻值(無系統誤差)。

2 在rv>>rx時,即rx為小電阻時,電壓表的分流作用很弱,則可採用如圖所示電路,

相關結論

① 「內大外小」的兩層含義

————內接法測量值偏大,外接法測量值偏小,

————內接法適宜測量大電阻(與電壓表接近的電阻),外接法適宜測量小電阻(與電流錶接近的電阻)。

② 當待測電阻大小無法估計值時,要試觸。若電流錶變化明顯,(變化量與初值相比,比值較大),說明電壓表分流作用明顯,宜採用內接法。若電壓表變化明顯,說明電流錶分壓作用明顯,則採用外接法。

b 滑動變阻器的接法————分壓與限流

1 限流接法電路特徵

滑動變阻器部分接入電路,負載電阻兩端的電壓和電流不能從0開始變化。實物連線圖的此種接法上下各取一,實驗開始前,應將滑動變阻器的滑片滑到最下端,即開始時使負載部分電路兩端的電壓最小。

2 分壓電路電路特徵

滑動變阻器全部接入電路,(部分在支路,部分在干路)負載部分電壓和電流可以從0開始變化;實物連線圖的此種接法下邊兩接線柱全部接入電路,而再上下各取一去負載電路;實驗前,應將滑動變阻器的滑片滑到如圖所示的a端,即使負載部分電壓最小處。

3 在以下情況下必須採用分奪接法

ⅰ 實驗要求負載電壓自0開始。

ⅱ 實驗要求盡可能地多取幾組資料進行測量

ⅲ 實驗給定的滑動變阻器最大值遠遠小於待測電阻

ⅳ 安全因素:若採用限接法,電路中的可能的最小電流為(其中ra為電流錶內阻,r為電源內阻,rx為待電阻,rm為滑動變阻器的最大阻值),若此最小電流仍大於電流錶的量程或電路元件的額定電流時,必須採用分壓接法。

另附兩個滑動變阻器串聯使用時,大的作粗調使用,小的做細調;兩滑動變阻器併聯時,小的做粗調,大的做細調。

另附電阻箱在帶電調節過程中不允許出現初始值與目標值以處的數值。

c  電表量程的選擇根據電路中最大可能電流來選擇電流錶量程(若此時的電流錶量程小於此電流則須採用分壓接法或加保護電阻),而後再看電壓表量程。

四電阻的測量方法

方法一歐姆表直接測量法

① 結構如圖表頭電源滑動變阻器(歐姆調零電阻)r  紅黑錶筆

② 原理當紅黑錶筆短接(直接接觸),調節調零電阻,使表頭滿偏(這一過程稱作「歐姆調零」),由閉合電路歐姆定律得 (令),此時外電路中所接入的電阻為零,即電流滿刻度處,應為測量電阻為0處。當在紅錶筆之間接入一未知電阻rx時表頭批針所指處即應為rx阻值。由可知,由於電流與rx呈非線性關係,所以表盤歐姆檔的刻度是不均勻的(刻度值越小處,刻度線越稀)。

當電流達到半偏時,即知所測量電阻與相等,所以歐姆檔表盤**所指刻度稱作「中值電阻」。

③讀數測量電阻=表盤指標示數×相應檔位(不同檔位下的內阻應等於中值電阻×相應檔位) 由於歐姆檔刻度線不均勻,所以要盡量使表針在半偏附近讀數誤差較小。

4 使用注意事項

ⅰ 明確紅錶筆接內部電源的負極,黑錶筆接內部電源的正極,測量電阻時,電流由紅錶筆進入電表,由黑錶筆流出電表。即「紅直黑出」

ⅱ 測量電阻前要先進行機械調零,即用小螺絲刀旋轉表盤正下方的機械調零旋鈕,使指標指到電流檔的0刻線處,適當選擇歐姆檔位,先短接紅黑錶筆,進行調零(即歐姆調零,即使表針指到歐姆檔的0刻線處),再進行測量。

ⅲ 若發現表我偏轉過小,即示數太大(即指標靠近左端),為使其偏轉到中值附近,要換用大檔位,否則換用小檔位。

ⅳ 換檔後,要重新進行歐姆調零。(機械調零不必要)

ⅴ 測量電阻時兩手指不要接觸兩錶筆。

ⅵ 測量電阻時應使被測量的電阻從原電路脫離。

ⅶ 長時間不用歐姆表,應將電池取出。

方法二伏安法

①  伏安法是用電流錶測量待測電阻的電流i,用電壓表測量待測電阻兩端的電壓u,則u/i即為電阻的測量值。其誤差方向見前頁電表的接法――內接與外接

2 伏安法變形

方法三分流法利用併聯電路分電流的特點

基本電路

改進電路

方法四分壓法利用串聯電路分電壓的特點

基本電路

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