1、一、实验常规一、实验常规1 1、实验仪器的读数、实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有：高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。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：安培表、伏特表均有两个量读数的基本原则是：安培表、伏特表均有两个量程，其测量值的有效数字依量程及精度而定，但是可程，其测量值的有效数字依量程及精度而定，但是可以概括如下原则：以概括如下原则：十分之一估读法：十分之一估读法：凡最小分度值是一个单位的，有凡最
2、小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补估读，则在精度的下一位补“0”0”；甲图若用甲图若用0-30-3安量安量程，其精度为程，其精度为0.10.1安，图示值为安，图示值为1.401.40安，这数字后面的安，这数字后面的“0”0”是补的；如乙图若用是补的；如乙图若用0-30-3伏量程，其精度为伏量程，其精度为0.10.1伏，伏，图示值为图示值为1.301.30伏，这数字后面伏，这数字后面“0”0”也是补的。也是补的。半格估读法：半格估读法：最小分度值是最小分度值是0.00.02 2，有效数字的末
3、位就是精度的同，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），无估读不需补一位（含估读数），无估读不需补“0”0”。图甲若用。图甲若用0-0.60-0.6安量程，安量程，其精度为其精度为0.020.02安，说明测量时只能准确到安，说明测量时只能准确到0.020.02安，不可能准确到安，不可能准确到0.010.01安，因此误差出现在安培的百分位（安，因此误差出现在安培的百分位（0.010.01安），读数只能读到安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为格位置则舍去，指针正对
4、半小格则取为0.010.01安，指针超过半小格时安，指针超过半小格时则算一小格即则算一小格即0.020.02安，图甲指针若向右再恰偏半小格，则示值为安，图甲指针若向右再恰偏半小格，则示值为0.290.29安。若指针向右偏转大于半小格，则示值为安。若指针向右偏转大于半小格，则示值为0.300.30安；如乙图若安；如乙图若用用015015伏量程，图示值为伏量程，图示值为6.56.5伏，而不是伏，而不是6.506.50伏；乙图指针若再向伏；乙图指针若再向右偏转不到右偏转不到1 1格（含小于、等于、大于半格情况），若小于半小格格（含小于、等于、大于半格情况），若小于半小格则舍去，读数仍为则舍去，读数仍
5、为6.56.5伏，若指针恰指半小格，可估读为伏，若指针恰指半小格，可估读为6.86.8伏，若伏，若大于半小格，则估读为大于半小格，则估读为7.07.0伏。伏。电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数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。电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。例例1.1.右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是
6、该表的0-3V0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的该表的0-15V0-15V量程，那么电压表度数又为多少？量程，那么电压表度数又为多少？解：解：0-3V0-3V量程最小刻度是量程最小刻度是0.1V0.1V，是是1010分度的，因此要向下估读分度的，因此要向下估读一位，读一位，读1.15V1.15V（由于最后一位（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V1.14V-1.17V之间都算正确）。之间都算正确）。0-15V0-15V量程最小刻度为量程最小刻度为0.5V0.5V，不，不是是1010
7、分度的，因此只要求读到分度的，因此只要求读到0.1V0.1V这一位，所以读这一位，所以读5.7V5.7V（5.6V-5.8V5.6V-5.8V之间都算正确）。之间都算正确）。2 2、电流表、电压表内部结构、电流表、电压表内部结构 常用电流表和电压表都是由小量程的电流表常用电流表和电压表都是由小量程的电流表G G（即（即表头）改装而成的。电流表头表头）改装而成的。电流表头G G的电阻的电阻RgRg叫表头内阻。叫表头内阻。指针偏转到最大刻度时对应的电流指针偏转到最大刻度时对应的电流IgIg叫满偏电流；与叫满偏电流；与之对应的电压之对应的电压UgUg叫满偏电压，叫满偏电压，Ug=IgRgUg=IgR
8、g。将电流表头将电流表头G G改装为电压表，要串联一只大电阻实改装为电压表，要串联一只大电阻实现分压；将电流表头现分压；将电流表头G G改装为电流表，要并联一只小电改装为电流表，要并联一只小电阻实现分流。阻实现分流。GR1R2例现有一只内阻为例现有一只内阻为R Rg g=25=25，量程为，量程为I Ig g=3.0mA=3.0mA的电流表。的电流表。若要把若要把它改装为量程为它改装为量程为0.6A0.6A和和3A3A的双量程电流表，所需的并联电阻阻值分的双量程电流表，所需的并联电阻阻值分别是多少？别是多少？现在只有两只定值电阻现在只有两只定值电阻R R1 1=0.025=0.025和和R R
9、2 2=0.10=0.10，试用，试用它们完成改造。改装电路图已画好，请标出接线柱上的标志（共用它们完成改造。改装电路图已画好，请标出接线柱上的标志（共用的的+接线柱、接线柱、0.6A0.6A和和3A3A）。）。解：解：改装为改装为0.6A0.6A量程时，需并联量程时，需并联R Rg/199=0.126g/199=0.126电阻；改装电阻；改装为为3A3A量程时，需并联量程时，需并联R Rg/999=0.025g/999=0.025电阻。电阻。从左向右，依次从左向右，依次是是+、3A3A、0.6A0.6A。abRRRXRX3 3、滑动变阻器的两种接法、滑动变阻器的两种接法-控制电路的选择控制电
10、路的选择 滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面下面a a、b b两图表示：两图表示：a a叫限流接法，叫限流接法，b b叫分压接法。采用分叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻压接法时，被测电阻R RX X上的电压调节范围较大。当实验中上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该该选用总阻值较小的滑动变阻
11、器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。2 2）、测定金属电阻率）、测定金属电阻率【实验目的】学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属【实验目的】学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率；练习使用螺旋测微器。的电阻率；练习使用螺旋测微器。【实验原理】用刻度尺测一段金属导线的长度【实验原理】用刻度尺测一段金属导线的长度L L，用螺，用螺旋测微器测导线的直径旋测微器测导线的直径d d，计算出导线的横截面积，计算出导线的横截面积S S，用伏，用伏安法测导线的电阻安法测导线的电阻R R；根据电阻定律，金属的电阻率；根据电阻定律，金属的电阻率=
12、RS/L=d2R/4L=RS/L=d2R/4L。【实验器材】【实验器材】金属丝金属丝螺旋测微器螺旋测微器安培表安培表伏特表伏特表直流电源直流电源滑动变阻器滑动变阻器电键一个电键一个导线若干导线若干米尺米尺点拨被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝点拨被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或合金、镍铬合金等或300300瓦电炉丝经细心理直后代用，直瓦电炉丝经细心理直后代用，直径径0.40.4毫米左右，电阻毫米左右，电阻510510欧之间为宜，在此前提下，电欧之间为宜，在此前提下，电源选源选3 3伏直流电源，安培表选伏直流电源，安培表选0 0.60 0.6安量程，伏特表选安量程
13、，伏特表选0 30 3伏档，滑动变阻器选伏档，滑动变阻器选0.200.20欧。欧。【实验步骤【实验步骤】1 1用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值径，求出其平均值d d，计算出导线的横截面积，计算出导线的横截面积S S=D=D2 2/4/4。2 2将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3 3次，求出其平次，求出其平均值均值L L。3 3按如图所示原理电路图连接
14、好用伏安法测电阻的实验电路，按如图所示原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路，把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。点拨为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电点拨为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极源正极电键（断开状态）电键（断开状态）滑动变阻器滑动变阻器用电器用电器安培表正极安培表正极安培表负极安培表负极电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。先接干路，后接支路。4 4电路经检查确认无误后，闭合电键电路经检查确认无
15、误后，闭合电键S S。改变滑动变阻。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I I 和和U U 的值，断开电键的值，断开电键S S，求出导线电阻，求出导线电阻R R的平均值。的平均值。点拨测量时通过金属丝的电流应控制在点拨测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A1.00A以下，本实验由以下，本实验由于安培表量程于安培表量程00.60A00.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键据为准），读数完毕立即断开电键S S，防止温度升高使金属丝长度，防止温度升
16、高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。和电阻率发生明显变化。计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U U和电流和电流I I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。误差。5 5将测得的将测得的R R、L L、d d值，代入电阻率计算公式值，代入电阻率计算公式lIUdlRS42 中，计算出金属导线的电阻率。中，计算出金属导线的电阻率。6 6拆去实验线路，整理好实验器材。拆去实验线路，整理好实验器材。【注意事项【注意事项】1 1测量被测金属导线的有效长度，是指测量
17、待测导线测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。2 2本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。路必须采用电流表外接法。3 3实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线主干线路（闭合电路），路（闭合电路），
18、然后再把电压表并联在待测金属导线然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。的两端。4 4闭合电键闭合电键S S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。在有效电阻值最大的位置。5 5在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度度I I的值不宜过大（电流表用的值不宜过大（电流表用00.6A00.6A量程），通电时量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。其电阻率在实验过程中逐渐增大。6 6测量金属导线的直径时要用螺旋测微器
19、，直接测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。测量的结果要估读下一位数字。点拨为了减少电阻的计算误差，可以作点拨为了减少电阻的计算误差，可以作U-IU-I图图象求出电阻的平均值。如图象求出电阻的平均值。如图A A，此图斜线穿过多数（，此图斜线穿过多数（I I，U U）坐标点，排除了误差。）坐标点，排除了误差。如果一个标有如果一个标有“220220伏、伏、6060瓦瓦”的白炽灯泡，加上的的白炽灯泡，加上的电压电压U U由零逐渐增大到由零逐渐增大到220220伏，在此过程中电压伏，在此过程中电压U U和电流和电流I I的关系可由的关系可由U-IU-I图线表示，在图中只有
20、图线表示，在图中只有B B图是符合实际的，图是符合实际的，这就需要考虑电阻率这就需要考虑电阻率的明显变化。结合图象斜率去分的明显变化。结合图象斜率去分析，此例还告诉我们，实验原理析，此例还告诉我们，实验原理R=U/IR=U/I和和R=LR=L/S/S是电阻是电阻率率没有明显变化为前提条件，所以实验时通电电流不没有明显变化为前提条件，所以实验时通电电流不能大，通电时间不能长。能大，通电时间不能长。【误差来源及分析【误差来源及分析】1 1测量金属丝直径时出现误差测量金属丝直径时出现误差（偶然误差）；（偶然误差）；2 2测量金属丝长度时出现误差测量金属丝长度时出现误差（偶然误差）（偶然误差）；3 3
21、采用外接法则由于伏特表的分流影响采用外接法则由于伏特表的分流影响（系统误差），（系统误差），造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大；更大；4 4通电电流太大，时间太长，致使电阻丝发热，电阻通电电流太大，时间太长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化；率随之变化；5 5仪表量程太大且读数不准；计算未遵从有效数字运仪表量程太大且读数不准；计算未遵从有效数字运算法则。算法则。实验中易混淆的是实验中易混淆的是：R=U/IR=U/I和和R=LR=L/S/S两个定律，这两个定律，这两个定律都是实验定律，但前者是研究电阻与电流、电压两个定律都是实验定律
22、，但前者是研究电阻与电流、电压两者之间关系；后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、两者之间关系；后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、长度、截面积三者之间关系，长度、截面积三者之间关系，与所在的电路因素或是否接与所在的电路因素或是否接入电路无关入电路无关，注意，注意R=U/IR=U/I中，电阻与中，电阻与U U、I I无关；无关；R=LR=L/S/S中，中，电阻率与电阻率与L L和和S S无关，使用这两式时无关，使用这两式时是不变的。是不变的。易错的是：易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻式和分压式）、量
23、程的选择及有效数字、电阻R R平均值的平均值的计算等。计算等。易忘的是：易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径测直径D D前未查零误差、测前未查零误差、测D D时未按三个不同位置测量取平时未按三个不同位置测量取平均值。均值。MNO例例1 1在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错实验中，以下操作中错误的是（误的是（）A A用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一 次直径，算出其平均值次直径，算出其
24、平均值C C用伏安法测电阻时采用安培表的内接法，多次用伏安法测电阻时采用安培表的内接法，多次 测量后算出其平均值测量后算出其平均值D D实验中应保持金属丝的温度不变实验中应保持金属丝的温度不变答案：答案：AC例例2 2、如图所示，为某电阻丝的伏安特性曲线，对于这、如图所示，为某电阻丝的伏安特性曲线，对于这 条曲线，下列说法中不正确的是条曲线，下列说法中不正确的是A A、OMOM段接近一条直线，说明在这一测量过程中的电阻段接近一条直线，说明在这一测量过程中的电阻 值几乎没有变化值几乎没有变化B B、电阻值可以用图线的斜率、电阻值可以用图线的斜率U UI I求得，求得，OMOM段的段的 电阻电阻R
25、 ROMOM=tan=tanC C、MNMN段开始出现明显的弯曲，说明在此过程中的电阻段开始出现明显的弯曲，说明在此过程中的电阻 值发生变化，而且电阻值发生越来越大值发生变化，而且电阻值发生越来越大D D、MNMN段电阻值变化的原因是，电阻丝中通过的电流较段电阻值变化的原因是，电阻丝中通过的电流较 大，通电时间较长，再加上散热不好，使电阻丝的大，通电时间较长，再加上散热不好，使电阻丝的 温度明显上升。温度明显上升。答：答：BUImn例例3.3.（19971997年高考题）某电压表的内阻在年高考题）某电压表的内阻在202050k50k 之间，之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：现要
26、测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表待测电压表V V（量程（量程3V3V）；电流表）；电流表A1A1（量程（量程200200 A A）；）；电流表电流表A2A2（量程（量程5mA5mA）；电流表）；电流表A3A3（量程（量程0.6A0.6A）；）；滑动变阻器滑动变阻器R R（最大阻值（最大阻值1k1k）；）；电源电源E E（电动势（电动势4V4V）；电键）；电键S S。所提供的电流表中，应选用所提供的电流表中，应选用_（填写字母代号）。（填写字母代号）。为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要 求的实验电路（其中电源和电键及其连线已
27、画出）。求的实验电路（其中电源和电键及其连线已画出）。解答：解答：若将电压全部加在待测电压表上，电流的最大值为若将电压全部加在待测电压表上，电流的最大值为 I Imaxmax0.2 0.2 103 103 200(200(A)A)，在保证表不被烧坏、且，在保证表不被烧坏、且 读数比较准确时，应选电流表读数比较准确时，应选电流表A1A1。为减小实验误差，又保证电压表不损坏（为减小实验误差，又保证电压表不损坏（V V量程为量程为 3V3V），应采用分压式接法接入滑动变阻器（因电压），应采用分压式接法接入滑动变阻器（因电压 表内阻至少是表内阻至少是R R的的2020倍）。若采用限流式接法接入滑倍）。
28、若采用限流式接法接入滑 动变阻器时，电压表有可能损坏，所以正确电路如动变阻器时，电压表有可能损坏，所以正确电路如 图所示。图所示。例例4.4.图为伏安法测量一个定值电阻值的实验图为伏安法测量一个定值电阻值的实验,所需器材所需器材规格如下规格如下:（1 1）待测电阻）待测电阻Rx(Rx(约约100)(2)100)(2)直流直流mAmA表表(量量程程(0(010mA,10mA,内阻内阻50k)(3)50k)(3)直流电压表直流电压表(量程量程0 03V,3V,电电阻阻5k)(4)5k)(4)直流电源直流电源(输出电压输出电压4V,4V,内阻不计内阻不计)(5)(5)滑动变滑动变阻器阻器(阻值范围阻
29、值范围0 015,15,允许最大电流允许最大电流1A)(6)1A)(6)开关一个开关一个,导线若干条导线若干条根据实验器材的规格和要求根据实验器材的规格和要求,在本题的实物图上连线在本题的实物图上连线m4I0.024241005015inxAEAAmARRR解析解析:先确定为电流表为外接法先确定为电流表为外接法.在确定变阻器采用限流在确定变阻器采用限流还是分压还是分压.若采用限流接法若采用限流接法 ,则滑动变阻器阻值达最大时电路中的则滑动变阻器阻值达最大时电路中的电流最小电流最小已超过电流表量程已超过电流表量程,故必故必须采用分压式电路须采用分压式电路.电路电路图如图图如图.实物连线图略实物连
30、线图略.例例5 5 用伏安法测量电阻阻值用伏安法测量电阻阻值R R，并求出电阻率，并求出电阻率。给定电压表（内阻约为给定电压表（内阻约为50k50k）、电流表（内阻约为）、电流表（内阻约为4040）、滑）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250250）及导线若干。）及导线若干。（1 1）画出测量）画出测量R R的电路图。的电路图。（2 2）图）图1 1中的中的6 6个点表示实验中测得的个点表示实验中测得的6 6组电流组电流I I、电压、电压U U的值，的值，试写出根据此图求试写出根据此图求R R值的步骤：值的步骤：。求出的电阻值。求出的电阻值R R 。
31、（保留（保留3 3位有效数字）位有效数字）（3 3）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为5050分度的分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2 2、图、图3 3所示。由图可知其所示。由图可知其长度为长度为 ，直径为，直径为 。（4 4）由以上数据可求出）由以上数据可求出 。（保留。（保留3 3位有效数字）位有效数字）参考答案：参考答案：（1 1）如图：）如图：或（2 2）作作U UI I直线，舍去左起第直线，舍去左起第2 2点，点，其余其余5 5个点尽量靠近直线且均匀个点尽量靠近直线且均匀 分布在直线两侧。分
32、布在直线两侧。求该直线的斜求该直线的斜K K，则，则R RK K。229229（221221237237均为正确）。均为正确）。（3 3）0.800cm0.800cm 0.194cm0.194cm（4 4）8.468.4610102 2m m（8.168.1610102 28.768.7610102 2m m均均 为正确）为正确）LKR1R2E图1图2I/AU/V0 20 40 60 80 1000.800.600.400.20例例6 6如图如图1 1的电路中的电路中R R1 1=R R2 2=100=100，是阻值不随温度而变，是阻值不随温度而变的定值电阻白炽灯泡的定值电阻白炽灯泡L L的伏
33、安特性曲线如图的伏安特性曲线如图2 2所示电源所示电源电动势电动势E E=100V=100V，内阻不计求：，内阻不计求：当电键当电键K K断开时灯泡两断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率当当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率的实际电功率3 3、把电流表改装为电压表、把电流表改装为电压表【实验目的【实验目的】A.A.知道把电流表改装为电压表的方法，会用知道把电流表改装为电压表的方法，会用“半半偏法偏法”测电流表的内阻。测电流表的内阻。B.B.理解理解“半偏
34、法半偏法”测电流表内阻的原理，能正确测电流表内阻的原理，能正确选择实验器材，分析产生误差的原因。选择实验器材，分析产生误差的原因。EI Rrrrg （为电源内阻）EI RR rRrrgg同时有1212I rIIRg gg解以上三个方程可得：rRrRrRRg【实验原理【实验原理】（1 1）用）用“半偏法半偏法”测量电流表内阻的原理测量电流表内阻的原理将电流表改装为伏特表，必须知道电流表的内阻将电流表改装为伏特表，必须知道电流表的内阻r rg g。测。测定电流表内阻的方法很多，本实验采用定电流表内阻的方法很多，本实验采用“半偏法半偏法”。使电。使电流表流表G G指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律
35、可得：指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律可得：再合上开关再合上开关S S2 2，调节电阻箱，调节电阻箱RR，使电流表指针偏转到正好是使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，这时有满刻度的一半，这时有 分析上式可知：当分析上式可知：当R+rR+rR R时，时，r rg g=R=R，即电流表的内阻等于，即电流表的内阻等于此时电阻箱的电阻值。此时电阻箱的电阻值。ggURrI（2 2）电流表改装为伏特表的原）电流表改装为伏特表的原理理 电流表的满偏电流为电流表的满偏电流为IgIg，内阻为，内阻为rgrg，根据部分电路欧姆定律，根据部分电路欧姆定律，满偏电压满偏电压Ug=IgrgUg=Igrg，将电流表
36、的表盘刻度改变为相应的标度，则，将电流表的表盘刻度改变为相应的标度，则电流表就变为一个可以直接读出电压数值的电压表。由于电流电流表就变为一个可以直接读出电压数值的电压表。由于电流表的满偏电压很小，所以这样改成的电压表的测量范围不大。表的满偏电压很小，所以这样改成的电压表的测量范围不大。如果要扩大它的测量范围（即量程），可以在电流表上串联一如果要扩大它的测量范围（即量程），可以在电流表上串联一个分压电阻方法来实现。如下图所示，设改装好的伏特表量程个分压电阻方法来实现。如下图所示，设改装好的伏特表量程为为U U，与电流表串联的电阻为，与电流表串联的电阻为R R，则，则U=IU=Ig g(r(rg
37、g+R+R),),解得解得即给电流表串联一个阻值为即给电流表串联一个阻值为的电阻，就可以将电流表改装成量程为的电阻，就可以将电流表改装成量程为U U的伏特表。的伏特表。ggURrI【实验步骤【实验步骤】（1 1）半偏法测电流表内阻半偏法测电流表内阻R Rg g：如下图所示。：如下图所示。R R用电位用电位器（电阻较大的变阻器）或用电阻箱也可，器（电阻较大的变阻器）或用电阻箱也可，RR用电阻用电阻箱（可读出电阻值）。合上开关箱（可读出电阻值）。合上开关S S1 1，调整，调整R R的阻值，使电的阻值，使电流表指针偏转到满刻度（注意不要使通过电流表的电流流表指针偏转到满刻度（注意不要使通过电流表的
38、电流超过它的满偏电流，以免把表烧坏）；再合上开关超过它的满偏电流，以免把表烧坏）；再合上开关S S2 2，调整调整RR的阻值（注意，此时不可再改变的阻值（注意，此时不可再改变R R），），使电流表使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半。当指针偏转到正好是满刻度的一半。当R R比比RR大很多时，大很多时，可以认为可以认为RgRg=R=R。注意，实际上测量值注意，实际上测量值RgRg是是 大于大于 电流电流表内阻的真实值的。表内阻的真实值的。（2 2）改装改装：测出电流表的内阻：测出电流表的内阻RgRg后，算出把它改装为后，算出把它改装为量程是量程是2 V2 V的电压表时，应该串联多大的电阻的电压表
39、时，应该串联多大的电阻R1R1，在电，在电阻箱上取好阻值阻箱上取好阻值R1R1，把电流表跟电阻箱串联起来，就改，把电流表跟电阻箱串联起来，就改装成一个量程是装成一个量程是2V2V的电压表。的电压表。（3 3）校核校核：即把改装的电压表跟标准电压表进行核对。：即把改装的电压表跟标准电压表进行核对。实验电路如图所示，实验电路如图所示，V V是标准电压表，改变变阻器是标准电压表，改变变阻器R2R2的滑的滑片位置，使片位置，使V V的示数分别为的示数分别为0 05V5V、1V1V、1 15V5V、2V2V，并核，并核对改装的电压表的示数是否正确。核对时要注意搞清楚对改装的电压表的示数是否正确。核对时要
40、注意搞清楚改装后电流表刻度盘上的每一小格表示多大电压。最后改装后电流表刻度盘上的每一小格表示多大电压。最后算出改装的伏特表满刻度时的百分误差。例如改装的电算出改装的伏特表满刻度时的百分误差。例如改装的电压表在满刻度压表在满刻度2V2V时，标准电压表的读数为时，标准电压表的读数为2 21V1V，满刻度，满刻度时的百分误差就是时的百分误差就是|2.1-2|/2.1|2.1-2|/2.14 48%8%。【注意事项【注意事项】（1 1）测定电流表内阻过程中，调节电位器）测定电流表内阻过程中，调节电位器R R，使表头指针偏转，使表头指针偏转到满刻度以后，在后面的操作过程中，不能再调节到满刻度以后，在后面
41、的操作过程中，不能再调节R R，否则会使，否则会使电路中的总电流发生较大的变化，使实验造成很大误差。电路中的总电流发生较大的变化，使实验造成很大误差。（2 2）在核对伏特表时，合上开关）在核对伏特表时，合上开关S S以前，滑动变阻器的滑片应以前，滑动变阻器的滑片应置于电源输出电压最小位置，在测表头内阻时，合上开关置于电源输出电压最小位置，在测表头内阻时，合上开关S S1 1以前以前，滑动变阻器的滑片应置于电阻最大的一端，以防损坏电表。，滑动变阻器的滑片应置于电阻最大的一端，以防损坏电表。例例1 1（1 1）一量程为）一量程为0.60.6安的电流表，其刻度盘如下图所示。今安的电流表，其刻度盘如下
42、图所示。今在此电流表的两端间并联一电阻，其阻值等于该电流表内阻的在此电流表的两端间并联一电阻，其阻值等于该电流表内阻的1/21/2，使之成为一新的电流表，则图示的刻度盘上的每一小格表，使之成为一新的电流表，则图示的刻度盘上的每一小格表示示_安培。（安培。（19921992年全国高考题）年全国高考题）答：答：0.060.06（2 2）A A1 1、A A2 2电流表均是由相同的微安表改装成的，且电流表均是由相同的微安表改装成的，且A A1 1的量程比的量程比A A2 2大，大，V V1 1、V V2 2电压表均是由相同的微安表改电压表均是由相同的微安表改装的，且装的，且V V1 1的量程比的量程
43、比V V2 2大，如图所示，试比较：大，如图所示，试比较：（1 1）A A1 1、A A2 2读数、指针偏角大小；读数、指针偏角大小；（2 2）V V1 1、V V2 2读数、指针偏角大小。读数、指针偏角大小。（若将表改为并联呢？）（若将表改为并联呢？）4 4、测定电池的电动势和内电阻、测定电池的电动势和内电阻 实验目的实验目的 测定电池的电动势和内电阻。测定电池的电动势和内电阻。实验原理实验原理 如图如图1 1所示，改变所示，改变R R的阻值，从电压表和电流的阻值，从电压表和电流表中读出几组表中读出几组I I、U U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组组E E、
44、r r值，最后分别算出它们的值，最后分别算出它们的平均值。平均值。此外，还可以用此外，还可以用作图法作图法来处理数据。即在坐标纸上来处理数据。即在坐标纸上以以I I为横坐标，为横坐标，U U为纵坐标，用测出的几组为纵坐标，用测出的几组I I、U U值画出值画出U UI I图象（如图图象（如图2 2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻图线斜率的绝对值即为内电阻r r的值。的值。实验器材实验器材 待测电池，电压表（待测电池，电压表（0 03V3V），电流表（），电流表（0 00.6A0.6A），滑动变阻器（），滑动变阻器（1010），电
45、键，导线。），电键，导线。实验步骤实验步骤 1 1电流表用电流表用0.6A0.6A量程，电压表用量程，电压表用3V3V量程，按电路图连接量程，按电路图连接好电路。好电路。2 2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3 3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录 一组数据（一组数据（I I1 1、U U1 1），用同样方法测量几组），用同样方法测量几组I I、U U值。值。4 4打开电键，整理好器材。打开电键，整理好器材。5 5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和处理数据，用公式法和作图法两种方法求出
46、电动势和内电阻的值。内电阻的值。注意事项注意事项 1 1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用 已使用过一段时间的已使用过一段时间的1 1号干电池。号干电池。2 2干电池在大电流放电时，电动势干电池在大电流放电时，电动势E E会明显下降，内阻会明显下降，内阻r r会明显增会明显增 大，故长时间放电不宜超过大，故长时间放电不宜超过0.3A0.3A，短时间放电不宜超过，短时间放电不宜超过0.5A0.5A。因此，实验中不要将因此，实验中不要将I I调得过大，读电表要快，每次读完立即调得过大，读电表要快，每次读完立即 断电。断电。3
47、 3要测出不少于要测出不少于6 6组组I I、U U数据，且变化范围要大些，用方程组求数据，且变化范围要大些，用方程组求 解时，要将测出的解时，要将测出的I I、U U数据中，第数据中，第1 1和第和第4 4为一组，第为一组，第2 2和第和第5 5为为 一组，第一组，第3 3和第和第6 6为一组，分别解出为一组，分别解出E E、r r值再值再平均平均。4 4在画在画U UI I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀 分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可这样，就
48、可使偶然误差得到部分的抵消使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。，从而提高精确度。5 5干电池内阻较小时路端电压干电池内阻较小时路端电压U U的变化也较小，即不会比电动势的变化也较小，即不会比电动势 小很多，这时，在画小很多，这时，在画U UI I图线时，图线时，纵轴的刻度可以不从零开纵轴的刻度可以不从零开 始始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I I必须从必须从 零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直 线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。线斜率的绝对值照样还是电源的内
49、阻。【误差来源及分析【误差来源及分析】1 1系统误差分析：根据闭合电路欧姆定律：系统误差分析：根据闭合电路欧姆定律：E=U+IrE=U+Ir，本，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。的分流引起的。根据闭合电路的欧姆定律：根据闭合电路的欧姆定律：=U+Ir=U+Ir。由两次测量列方程为：。由两次测量列方程为：解得解得 若是考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电若是考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路的欧姆定律：路的欧姆
50、定律：，式中的，式中的与与r r是电动势和内阻的真实值。是电动势和内阻的真实值。解得：解得：比较得比较得 为了减小这个系统误差，为了减小这个系统误差，滑动变阻器滑动变阻器R R的阻值应该小的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。2 2为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用据，然后利用U-IU-I图象处理实验数据。将点描好后，用图象处理实验数据。将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直
