高中物理电学实验讲义(精简版)

高中物理电学实验讲义（精简版）

前言：既然是讲电学实验，自然都离不开电表的使用，所以，我们打破教材、教辅常规顺序，从电表的内部结构和工作原理开始，由浅入深逐节讲解近些年高考试题中涉及的电学系列实验知识要点，并将实验结论、误差的产生和控制等复杂的逻辑推理过程尽量归纳为公式、模板或口诀的形式予以简化，并烂熟于心，以便同学们在答题时，提高解题效率，减少不必要的思考和推导过程。另外，在每一小节单元模块后都附有近十年全国高考实验真题索引，以便于同学们对照学习或自我检查测试。

一、电表的改装

1.电表的内部结构及工作原理

我们在实验室中使用的电表，如：电流表（安培表）、电压表（伏特表）都是由量程较小的电流表（又称表头G）经过改装而来。

表头G的内部结构主要由两块永久磁铁、金属线圈、螺旋弹簧、指针和表盘等构成。其工作原理是利用通电金属线圈在磁场中受到安培力的作用发生旋转而制成。

2．表头G的三个参数之间的关系

表头的三个参数是指表头线圈电阻Rg 、满偏电流Ig和满偏电压Ug。三者的关系符合欧姆定律，即：Ig=Ug/Rg

3.将小量程的表头G改装为大量程的电流表（安培表）

若使扩大后的电流表量程为原来表头满偏电流的n倍（即：n=I/ Ig），则必须给表头G并联

．．一个小电阻R来分流多余的电流I R, 如下图。

由并联电路的特点，知：Ig*Rg=（I-Ig）*R

又 n=I/ Ig

所以，解得：R= Rg/（n-1）…………………公式①（必须熟记）

4.将小量程的表头G改装为大量程的电压表（伏特表）

若使扩大后的电压表量程为原来表头满偏电压的n倍（即：n=U/Ug），则必须给表头G 串联

．．一个大电阻R来分担多余的电压U R,如图：

由串联电路的特点，知：U = Ug +（Ug /Rg）*R

又 n=U/ Ug

所以，解得：R=（n-1）Rg…………………公式②（必须熟记）

以上公式①、②很重要，也很好记。

口诀：并小串大（必须熟记）

（附：关于“电表改装”相关高考题，如：2019全国Ⅰ卷23题；

2018全国Ⅱ卷22题；

2016海南卷12题；

2015全国Ⅰ卷23题；

2013全国Ⅱ卷23题；

2010北京卷21题）

5.将小量程的表头G改装为欧姆表

欧姆表的内部结构是由小量程的电流表表头G、定值

电阻R（起保护电路作用）、滑动变阻器R

，以及电池

等构成。如图：

（注：1、上图是欧姆表的电路图，图中省略了定值电阻R；

2、与电流表和电压表最大的区别是：欧姆表内有电源

和滑动变阻器。）

根据约定俗成的规定，欧姆表外部的红表笔必须与内部电源的负极相连，黑表笔与内部电源正极相连。

显然，当欧姆表的红、黑表笔没有外接电阻时，整个电路处于断路状态，电流为0，电阻为无穷大,欧姆表此时读数为∞，欧姆表的指针指在最左端；

当红、黑表笔短接时，调节欧姆表的滑动变阻器R

（即欧姆表盘上的调零旋钮），使得指针满偏，即指在欧姆表的最右端0刻度线，表示此时外接电阻为0；

若此时接入电阻R

X

，欧姆表指针恰好指在中间，即：指针半偏，说明此时的被测电阻

R X 与欧姆表内阻相同，此时的R

X

值称为欧姆表的中值电阻（知道中值电阻的大小很重

要哦）。

由于欧姆表的表盘上的刻度是由0到∞范围内变化，因而刻度的数值变化必定是不均匀的。越靠近左端，阻值越大，表盘上的刻度值跨度也越大；而在中值电阻附近，指针偏角与待测电阻R

X

的大小关系比较接近线性，表盘上的刻度数值变化也相对比较均匀，易于读数。因此，为尽量减少读数时的误差，每次测量电阻时，都应使得指针尽可能指在中值电阻附近，这就是欧姆表选档的

原则。

（说明：欧姆表的档位通常有四挡：×1K档，

×100档,×10档,×1档）

（注：关于欧姆表的改装高考题，如：2019全

国Ⅲ卷23题）

二、多用电表的使用

右图是实验室常用的指针式多用电表，

主要包括直流电流表、直流电压表、

交流电压表和欧姆表。使用时应注意以下几点：

1、使用前要用螺丝刀（对准指针定位螺丝）进行机械调零（指针指在最左端0刻度线）；

2、红表笔插入“+”插孔（其实和欧姆档的电池负极相连哦），黑表笔插入“-”插孔；

3、量程选择：测电流或电压时，将选择开关调至适当的量程档位，使得指针偏角尽可能大一些，相对误差较小；

4、测电阻时，若指针偏转角度较小，应更换高倍率的档位；反之，若偏角太大，接近满偏，就更换低倍率的档位；换挡的原则，是要使得测量时，指针尽可能指在中值附近。

（注：但每次换挡后和测量前，都必须将两表笔短接，并旋转欧姆调零旋钮，进行一次欧姆调零。读数时，再乘以所在档位的数值。）

5、测量结束后，选择开关应置于OFF档或交流电压的最高档；

6、长期不用时，则应拔出红、黑表笔，取出表内电池。

（注：关于多用电表使用高考题，如：2019全国Ⅲ卷23题；

2017江苏卷11题；

2015广东卷34题；

2014天津卷9题；

2013全国Ⅰ卷23题；

2011广东卷34题；

▲2011安徽卷21题）

三、伏安法测电阻及滑动变阻器的两种接法

安培表的内接法（简称：内接法）和安培表的外接法（简称：外接法），下图是两种接法电路图。

内接法外接法

误差分析：无论采用哪种接法测电阻，都不可避免地产生测量误差。比如：内接法，虽然电流表测得的是流过待测电阻的电流，但是电压表测得却是电阻和电流表的电压之和。也就是说电压偏大了，因而内接法测得的电阻也偏大了，而且，电阻阻值越小，