1、电学实验基础一、游标卡尺和螺旋测微器1游标卡尺（不估读）（1）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分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1𝑚𝑚。（2）游标卡尺的读数方法：测量值= 主尺整毫米数 + N 精度注意游标尺精度：看小格数不要看游标尺所标数字10小格-精度0.1𝑚𝑚20小格-精度0.05𝑚𝑚50小格-精度0.02𝑚𝑚2. 螺旋测微器螺旋测微器的读数原理可动刻度每转一周，测量螺杆就沿轴线直进（或退）0
2、.5毫米，若旋转1个最小分度，则走0.01毫米。测量读数=固定刻度（注意半刻度）+可动刻度（+估读位）二、电表改装1.认识表头（小量程电流表）: 测量微小电流和电压(1)通过表头的电流可以从刻度盘上读出(2)三个主要参数内阻:电流计内阻𝑅𝑔量程：满偏电流 𝐼𝑔满偏电压𝑈𝑔Ug=IgRg 2.电表改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联大电阻分压并联小电阻分流改装后的量程UIg(RgR)IIg量程扩大的倍数n1n1接入电阻的阻值R(n1)RgR改装后的总内阻RVnRgRA校准电路三、电流表的内
3、接法和外接法内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值 R测RxRARx，测量值大于真实值R测Rx，测量值小于真实值使用条件适合测大电阻适合测小电阻两种接法的选择：1阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。2临界值计算法(1)Rx 时，用电流表内接法。3实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则应采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压
4、表的示数变化不大，则应采用电流表内接法。四、滑动变阻器的分压式接法和限流接法1.滑动变阻器注意接线柱的位置：A、B、C、D2. 两种接法的比较两种接法均可起到调压，限流作用，但调节范围不同，功率损耗也不同限流接法分压接法两种接法电路图接线方法一上一下两下一上（任意一边）负载R上电压调节范围UE0UE负载R上电流调节范围I0I闭合S前触头位置b端a端特点1. 电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.2. 功率低，节能1. 电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.2. 功率高，耗能3.两种接法的选择（1）限流电路耗能小，电路简单，在安全前提下应优先考虑
5、。（2）三种情况下必须采用分压接法：要求电压从零开始连续变化，或变化范围大、要多测几组数据 如描绘小灯泡的伏安特性曲线就要分压式接法。电路允许的最大电流很小，受限于电表量程或用电器功率滑动变阻器的电阻远小于待测电阻，此时限流接法起不到作用。8.4测量金属丝的电阻率一、实验目的1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。3会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。二、实验原理1用伏安法测出金属丝的电阻，实验电路如图(甲或乙)。2.由电阻定律R，得R。三、实验器材待测金属丝、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。谨
6、记部分器材用途螺旋测微器测定金属丝的直径毫米刻度尺测定金属丝的长度电流表、电压表测定金属丝的电流和电压，计算电阻滑动变阻器改变通过金属丝的电流，多次测量求平均值四、实验步骤1用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S。2按实验电路图甲或乙连接好电路。3用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。4把滑动变阻器的滑片调节到接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，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，记入表格内，断开开关S。5拆去实验线路，整理好实验器材
7、。五、数据处理1求Rx(1)计算法：用RxUI分别算出各次的数值，再取平均值(2)图象法：画出UI图象，UI图象的斜率等于Rx.2计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式Rxsl六、误差分析1系统误差(1)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法， 测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小(2)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大， 造成测量误差2偶然误差(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的，直径的测量是产生误差的主要来源之一(2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差七、注意事项1金属丝的电阻值较小，实验电路一般采用电流表外
8、接法。2测量金属丝的有效长度，是指测量金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。3测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。4闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在接入电路的电阻值最大的位置。5在用伏安法测电阻时，通过金属丝的电流I不宜过大(电流表用0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。8.5测量电源的电动势和内阻一、实验目的1测定电源的电动势和内阻。2加深对闭合电路的欧姆定律的理解。二、实验原理改变滑动变阻器的阻值，测出至少两组I、U数据，代入方
9、程EU+Ir，可得到方程组EU1+I1rEU2+I2r 解出E、r三、实验器材电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。四、实验步骤1根据电路图甲，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，连接好电路，如图乙所示。2把滑动变阻器的滑片移到其接入电路阻值最大的一端。3闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。4断开开关，拆除电路，整理好器材。五、数据处理1代数法（公式法）解方程组多测几组取平均值2图像法画出电源的𝑈𝐼图像，由𝑈w
10、903;𝐼𝐸可知： 图线与纵轴交点为E； 图线与横轴交点为I短Er；图线的斜率的绝对值表示rUI。六、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表2电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势𝐸会明显下降，内阻𝑟会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电3. 要测出不少于6组的(𝐼，𝑈)数据，变化范围要大些。计算𝐸、𝑟时，U1
11、和U2、I1和I2的差值要大一些（减小误差）4. 若UI图线纵轴刻度不从零开始（很容易错），则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据rUI确定。七、误差分析1.偶然误差：读数误差、作图误差2.系统误差：电压表分流或电流表分压（1）电流表外接（相对于电源） 本实验中，存在的系统误差是由于电压表的分流引起。UrI+E电压准确 𝑼真 = 𝑼测电流不准 𝑰真 = 𝑰测 + 𝐼𝑽电流误差： 𝑰=𝑰真𝑰测= 𝐼𝑽=URV测量结果
12、将导致电源的电动势𝑬和内阻 𝒓 都偏小。本电路适合测内阻较小的电池的电动势和内阻。（2）电流表内接（相对于电源）本实验中，存在的系统误差是由于电流表的分压引起。电流准确 𝑰真 = 𝑰测电压不准 U真=U测UA电压误差：U=U真U测=UA=IRA测量结果将导致电源的内阻 r 偏大，但电动势 E测 = E真。本电路适合测内阻较大的电池的电动势和内阻。八、其他实验方案提示：从闭合电路的欧姆定律表达式出发，寻找解决的办法𝑬 = 𝑼 + 𝑰𝒓𝑬𝑰𝑹𝑰𝒓 E=U+URr 安阻法 伏阻法数据处理方法1代数法（公式法）2图像法 安阻法： R1I图像 伏阻法： 1U1R 图像
