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1、电路设计专题,电学实验总复习,一、实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。 读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。 电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。,例1. 右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-
2、3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？,解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。,例2. 右图是解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱
3、。若指针位置如图所示，则阻值为,电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。,84580.2,二、滑动变阻器的限流接法与分 压接法,思考：滑动变阻器在电路中的作用？,IE,(I+I)E,b,a,0 E,选择方法,通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情 况下，必须选择分压接法。,A：题目所提供的实验仪器选择限流接法时，线路中的电 流超 过了电表的量程或某一元件的最大允许通过电流。,B: 变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值，变阻器的阻值变化时，电路中的电流 变化太小。,C：要求待测电路的电压从零开始连续变化。,三、恒定电流实验常规,1.伏安法测电阻,内接法和外接法的选择,a：阻值判断
4、法： 待测电阻值的阻值RXRV，即待测电阻Rx阻值 较小约几欧几十欧时，采用外接法误差较小。,当RxRA即阻值较大约几千欧以上时，采用内 接法误差较小。,b：倍率比较法：,如果RV/RxRx/RA采用外接法误差小 如果RV/RxRx/RA采用内接法无差小。,c：实验探测法：,四、电表的量程选择,测量值不超过电表的量程；测量值应使 表针有较大的偏转范围，一般在1/2量程以上。,电流表和电压表的互换 若已知电流表的内阻为R，可以读出流过本身的电流I，由U=IR可以算出电流表两端的电压，在此意义上，电流表是量程很小的电压表。 若已知电压表的内阻为R，可以读出本身两端的电压U，由U=IR可以算出流过电
5、压表的电流，在此意义上，电压表是量程很小的电流表。,三、考试大纲规定的学生实验 1.用描迹法画出电场中平面上的等势线,例3. 用恒定电流的电流场模拟静电场 描绘等势线时，下列哪些模拟实验的 设计是合理的,A.如图所示圆柱形电极M、N都接电源的正极，模拟等量正点电荷周围的静电场 B.如图所示圆柱形电极M接电源正极，圆环形电极N接电源负极，模拟正点电荷周围附近的静电场 C.如图所示两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极，模拟平行板电容器间的静电场 D.如图所示圆柱形电极M接电源负极，模拟负点电荷周围的静电场,2.测定金属的电阻率 由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏
6、安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。 本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。,例4. 在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5左右。实验主要步骤如下：用_测量金属导线的长度l，测3次，求出平均值；在金属导线的3个不同位置上用_测量直径d，求出平均值；用伏安法测量该金属导线的电阻R。
7、在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程，内阻约1；伏特计要求用0-3V量程，内阻约几k；电源电动势为6V；滑动变阻器最大阻值20。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为 。,米尺,螺旋测微器,例5. 下右图中的P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的长陶瓷管（碳膜布满圆柱体的外侧面）。陶瓷管的长度约为50cm，外径约为6cm，所用电阻膜材料的电阻率已知为，管的两端有导电箍M、N。该电阻的长度就是陶瓷管的长度，其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有器材为：A.米尺、B.游标卡尺
8、、C.螺旋测微器、D.电压表、E.电流表、F.电池组、G.滑动变阻器、H.电阻箱、I.电键和导线。请你设计一个测量该电阻膜厚度d的实验方案。 所须选用的器材有：_（填器材前的字母即可）。 所须测量的物理量有：_ 、_、 _、 _。 根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=_。,在左下图的方框中画出实验电路图（MN间的电阻膜的电阻约几个，滑动变阻器的总阻值为50）。并将右下图中的实物按电路图连接起来（有根导线已经连好，不得改动）。,A（用来测量MN间的长度）、B（用来测量陶瓷管的外径）、D、E、F、G、I（以上用来测量电阻膜的阻值） MN间距离L、管的外径D、电流I、电压U 测
9、量大电阻所以要采用电流表内接法；由于被测电阻阻值远大于滑动变阻器的总阻值，所以只有采用分压电路才能做到多取几组数据测电阻值，减小偶然误差。,用图(a)测定电流表内阻rg，方法是：先断开S2，闭合S1，调节R，使电流表满偏；然后闭合S2，调节R/，使电流表达到半满偏。当R比R/大很多时，可以认为rg=R/。（当R比R/大很多时，调节R/基本上不改变电路的总电阻，可认为总电流不变，因此当电流表半满偏时，通过R/的电流也是满偏电流的一半，两个分路的电阻相等）。实际上，S2闭合后，总电阻略有减小，总电流略有增大，当电流表半满偏时，通过R/的电流比通过电流表的电流稍大，即R/比rg稍小，因此此步测量的系
10、统误差，总是使rg的测量值偏小。其中R不必读数，可以用电位器，R/需要读数，所以必须用电阻箱。 根据rg、Ig和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻R1的值。 用(b)图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每0.5V校对一次，所以电压要从零开始逐渐增大，因此必须选用分压电路。 百分误差的计算：如果当改装电压表示数为U时，标准电压表示数为U / ，则这时的百分误差为|U-U / | / U /。,3.把电流表改装为电压表,4.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系
11、统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻R的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。,为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。它在U轴上的截距就是电动势E（对应的I=0），它的斜率的绝对值就是内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|U/I |）。,5.用多用电表探索黑箱内的电学元件。（二册234-235页） 设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的
12、元件不超过两个。 测量步骤和判定：用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；说明箱内无电源。用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变，说明A、C间有一个电阻。用欧姆挡测量，黑表笔接A红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在AB间，也可能在BC间，如右图中两种可能。用欧姆挡测量，黑表笔接C红表笔接B测得阻值比黑表笔A红表笔接B时测得的阻值大，说明二极管在AB间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。,请根据图中的现象判断二极管的正负极,该元件是 （ ） 涂有红色的一端是（ ）,电路故障判断,如果闭合电键，灯不亮，应该怎样检查？ 先用多用表的电压挡测电路中的a、d ，测b、c、d之间电压。 如果想测量灯或电阻的阻值，应该把电键怎样办？,