高中物理创新电学实验

QQ：524774155高中物理电学实验复习主要内容：1、用描迹法画出电场中平面上的等势线2、描绘小电珠的伏安特性曲线3、测定金属的电阻率4、把电流表改装为电压表5、用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻6、用多用电表探索黑箱内的电学元件7、练习使用示波器8、传感器的简单应用1、用描迹法画出电场中平面上的等势线[实验目的]利用电场中电势差及等势面的知识，练习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

[实验原理]用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场，当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零，指针不偏转，当两探针与导电纸上电势不相等的两点接触时，与探针相连的灵敏电流计中通过的电流就不为零，从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。

[实验器材]学生电源或电池组（电压约为6V），灵敏电流计，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉，刻度尺等。

[实验步骤]1．在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电物质的一面要向上，用图钉把白纸、复写纸和导电纸一起固定在木板上。

2．在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两个电极之间的距离约为10cm，将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接，作为“正电荷”和“负电荷”，再把两根探针分别接到灵敏电流计的“+”、“-”接线柱上（如图所示）。

3．在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4．接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点，在此点将另一探针跟导电纸接触，这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。

5．按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为1cm。

6．用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

7．断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点，画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线。

[注意事项]1．电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。

2．寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计过载现象。

3．导电纸上所涂导电物质相当薄，故在寻找等势点时，不能用探针在导电纸上反复划动，而应采用点接触法。

4．探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种电荷电场的电场线相似。

2、描绘小电珠的伏安特性曲线[实验目的]通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．[实验原理]金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化．对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到十几倍，它的伏安特性曲线（I－U图线）并不是一条直线．即灯丝的电阻是非线性的，本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内阻值的变化，从而了解它的导电特性．实验电路图：如图所示,用采用滑线变阻器的分压式接法。

[实验器材]小灯泡，4V－6V学生电源，滑动变阻器，伏特表，安培表，开关，导线若干．图87－1[实验步骤]（l）按上图连接好电路，把滑动变阻器的滑动臂P调节到靠近A端处．（2）闭合电键S，把滑动臂P调节到某个合适的位置，然后读出此时伏特表的示数U1和安培表的示数I1，并把它们记录到下面表格中．（3）把滑动片P从近A端逐渐往B端调节，重复步骤（2），读出并记录下12组左右不同的电压值和电流值．（4）断开电键S，拆除电路．（5）以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，选取适当的标度，在坐标平面内依次描出12组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点，此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线．[注意事项]1．本实验中，因被测小灯泡灯丝电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．2．因本实验要作I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法．3．电键闭合前变阻器滑片移到图中所示的A端．4．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，并将数据（要求两位有效数字）记录在表中．调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压．5．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑曲线将各数据点连接起来．3、测定金属的电阻率[实验目的]用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。

[实验原理]根据电阻定律公式R= ，只要测量出金属导线的长度和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。

[实验器材]被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺等。

[实验步骤]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径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。

2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3．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3次，求出其平均值。

4．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，电路经检查确认无误后，闭合电键S。

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I 和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。

5．将测得的R、、d值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。

6．拆去实验线路，整理好实验器材。

[注意事项]1．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，亦即电压表两接入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。

2．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。

3．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、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

4．闭合电键S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。

5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中变化。

【目的和要求】学会用分流法测定电流表的内阻，进一步理解并联分流的原理；练习把电流表改装成电压表，加深对串联分压作用的理解；掌握确定改装电压表的百分误差的方法。

【仪器和器材】电流表（J0409型或J0409－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），滑动变阻器（J2354－1型），转柄电位器（22千欧）。

简式电阻箱（J2262型），干电池2－3个，单刀开关2个（J2352型），导线若干。

【实验方法】1．电流表内电阻的测量（1）按图4．8－1接好电路。

R0为电位器（22千欧），R′为电阻箱（0—9999欧），G 为电流表，选用G0挡（Rg＝80—125欧，Ig＝300微安），电源为2—3节干电池。

将R0的阻值调至最大，断开S2，试触S1，如果电路中电流超过电流表的满偏电流，则应串联一个定值电阻；如电路中电流未超过电流表的量程，则可以开始实验。

（2）调节电位器R0的阻值，使电流表指针逐渐指到满刻度。

（3）将电阻箱R′的阻值调到最小，闭合S2，这时电流表G的示数很小。

调节（增大）电阻箱R′的阻值，使电流表的指针正好指到满刻度的一半。

（4）记下电阻箱R′的阻值，它就是电流表内电阻Rg的阻值。

2．把电流表改装为电压表（1）根据上面实验结果计算出电流表的满偏电压Ug＝IgRg，为了将它的量程扩大到U（一般U可取2伏），则它的量程扩大的倍数为n＝U／Ug，故应串联的分压电阻为R＝（n－1）Rg。

（2）将电流表与电阻箱串联，使电阻箱阻值为R＝（n－1）Rg，即组成量程为U的电压表。

（3）弄清改装后表盘的读数。

首先明确表盘上每格表示多少伏。

电流表的原量程为300微安，最大量程处标的是“30”，表盘上“0—30”之间是15格，改装成2伏的电压表后，每一格应表示2／15伏，如果指针指在110微安刻度上，实际电压是2×（110／300）＝0．73伏，如果指针偏转3格，实际电压是（2／15）×3＝0．40伏。

一般来说可以按公式U′＝（I／Ig）U来计算，式中Ig为电流表满偏电流值，I为表盘电流的刻度值，U为改装表的最大量程，U′为改装表对应的刻度。

3．改装电压表的校准（1）按图4．8－3接好校准电路。

滑动变阻器R1采用分压接法，开始时它的滑片置于分压最小的位置。

电源用2节干电池。

虚线框内为改装后的电压表，V为标准电压表。

（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，依次使标准电压表的读数为0．5伏、1．0伏、1．5伏、2．0伏，在下表中记下改装电压表的相应的读数。

实验次数标准表读数（伏）改装表读数（伏）1 0．52 1．03 1．54 2．0（3）按下式计算改装电压表的百分误差：式中U0为改装表的最大量程，U为标准表的相应的读数值。

3、用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻[实验目的]测定电池的电动势和内电阻。

[实验原理]如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组、r值，最后分别算出它们的平均值。

此外，还可以用作图法来处理数据。

即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象（如图2）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r的值。

[实验器材]待测电池，电压表（0－3V），电流表（0－0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。

[实验步骤]1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。

2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。

4．打开电键，整理好器材。

5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

[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，可选用已使用过一段时间的1号干电池。

2．干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。

因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。