高中物理电学实验专题总结

高中物理电学实验专题

知识点回顾

一、描绘小灯泡的伏安特性曲线：

二、电流表和电压表的改装：

三、测定电源电动势和内阻：

四、测定金属电阻和电阻率：

五、器材选择：

六、电路纠错：

七、示波器的使用：

八、用多用电表探索黑箱内的电学元件

九、传感器

知识点和考点

一、描绘小灯泡的伏安特性曲线

原理：欧姆定律IR

U=

处理方法：内接和外接（都有误差）

例1、某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图

为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

器材（代号）规格

电流表（A1）

电流表（A2）

电压表（V1）

电压表（V2）

滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）量程0~50mA，内阻约为50Ω

量程0~200mA，内阻约为10Ω

量程0~3V，内阻约为10kΩ

量程0~15V，内阻约为25kΩ

阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A 阻值范围0~1kΩ，允许最大电流

直流电源（E ） 开关（S ） 导线若干

100mA 输出电压6V ，内阻不计

①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（以上均填器材代号） ②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。

③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？

相同点： ， 不同点： 。 二、电压表和电流表 （1）电流表原理和主要参数

电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角

θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻

R g ：即电流表线圈的电阻；满偏电流I g ：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U ：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故U g ＝I g R g

（2）半偏法测电流表内阻Rg ：

方法：合上S1，调整R 的阻值，使电转到满流表指针刻度 再合上开关S2，调整R ′的阻值（不可再改变R ），使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为Rg = R ′。 条件: 当 R 比R ′大很多

（3）电流表改装成电压表

方法：串联一个分压电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝

g

U U

，则根据分压原理，需串联的电阻值g g g

R

R n R U U R )1(-==

，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。

（4）电流表改装成电流表

方法：并联一个分流电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝

g

I I

，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值1

-=

=

n R R I I R g g R

g ，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越

小。

注意：改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流I g 和满偏电压U g ，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。 三、测量电源电动势和电阻

原理：闭合电路欧姆定律：Ir U E +=外

例1、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999Ω，科当标准电阻用） 一只电流表（量程R I =0.6A,内阻0.1g r =Ω）和若干导线。

①请根据测定电动势E 内电阻r 的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。

②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R , 读处与R 对应的电流表的示数I,并作记录 当电阻箱的阻值 2.6R =Ω时，

其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时 首先计算出每个电流值I 的倒数

1I ;再制作R-1I 坐标图，如图6所示，图中已标注出了（1

,R I

）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。

③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。

④根据图6描绘出的图线可得出这个

电池的电动势E= V,内电阻r=Ω

例2、（1）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为mm

（2）右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻R x的

阻值（约500Ω）。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如

下：

①调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器

的滑动头调到最右端。

②合上开关S。

③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都具有明显偏转。

④记下两个电压表和的读数U1和U2。

⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数U1和U2。

⑥求R x的平均值。

回答下列问题：

（Ⅰ）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为

滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示。

（Ⅱ）不计电压表内阻的影响，用U 1、U 2和R 0表示R x 的公式为 （Ⅲ）考虑电压表内阻的影响，且U 1、U 2、R 0、 的内阻r 1、

的内阻r 2表示R x 的

公式 四、电阻的测量

电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等.

（一）、下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择

1．伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）

2．实验电路（电流表内外接法）的选择 测量未知电阻的原理是R ＝

I

U

，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U 和通过的电流I 时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，

必须依照以下原则： （1）若

A x R R ＞x

V R R

，一般选电流表的内接法。如图（a ）所示。由于该电路中，电压表的读数U 表示被测电阻R x 与电流表A 串联后的总电压，电流表的读数I 表示通过本身和R x 的电流，所以使用该电路所测电阻R 测＝

I

U

＝R x ＋R A ，比真实值R x 大了R A ，相对误差a ＝x

A

x

x

R R R R R =

-测 （2）若

A x R R ＜x

V R R

，一般选电流表外接法。如图（b ）所示。由于该电路中电压表的读数U 表示R x 两端电压，电流表的读数I 表示通过R ｘ与R V 并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻

R 测＝x V x V R R R R I U +=也比真实值R x 略小些，相对误差a ＝x

V V x x R R R R R R +=-测.