第二章 实验：电学基本仪器的使用和读数

实验：电学基本仪器的使用和读数

一、电压表和电流表的使用 电流表的内接法和外接法的比较 (1)两种接法的比较

①直接比较法：当R x ≫R A 时，采用内接法，当R x ≪R V 时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”. ②公式计算法

当R

x ＞R A R

V 时，用电流表内接法，当R x ＜R A R V 时，用电流表外接法，当R x ＝R A R V 时，两种接法效果相同. ③试触法：

如图1，把电压表的可动接线端分别试接b 、c 两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选用外接法.

例1 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R x 约为200 Ω，电压表V 的内阻约为2 kΩ，电流表A 的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图2甲或乙所示，结果由公式R x ＝U

I 计算得出，式中U 与I 分别为电压

表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x 1和R x 2，则 (选填“R x 1”或“R x 2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值R x 1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值R x 2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.

二、滑动变阻器的使用

1.滑动变阻器的限流式与分压式接法

(1)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路.

(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路.

(3)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则此时必须选用分压式电路. 说明：两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低.

例2 某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线，他选择“3 V 、0.5 A ”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：(1)下列实验器材中应选择 .(填入器材序号)

A.电流表(量程0～0.6 A, 内阻1 Ω)

B.电流表(量程0～3 A ，内阻1 Ω)

C.电压表(量程0～15 V ，内阻约10 kΩ)

D.电压表(0～3 V ，内阻约2 kΩ)

E.滑动变阻器(阻值0～100 Ω)

F.滑动变阻器(阻值0～10 Ω)

G.电源E ＝6 V

H.开关S ，导线若干

(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用 (选填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用 (选填“内”或“外”)接法.

(3)画出实验电路图，并用实线代替导线，将图3中的器材连接成可供实验的电路.

三、电压表、电流表的读数

对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.

(1)0～3 V 的电压表和0～3 A 的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V 和0.1 A ，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.

(2)对于0～15 V 量程的电压表，精确度是0.5 V ，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V . (3)对于0～0.6 A 量程的电流表，精确度是0.02 A ，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.

例3如图4为电流表和电压表的刻度盘.

(1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表A，图中表针示数是A；当使用3 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表A，图中表针示数为 A.

(2)图乙使用较小量程时，每小格表示V，图中表针的示数为V.若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示V，图中表针示数为V.

四、螺旋测微器的原理及读数

1.构造及原理

如图5所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.

2.使用方法

当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀、喀”声.

3.读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值.

注意：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略. (2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.

例4用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图6所示的部件(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为mm.

图6图7

五、游标卡尺的原理及读数

1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图7所示)

2.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1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：

3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.

4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度) mm.

例5用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时，示数如图8所示，则读数为

mm.

1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.

2.

图甲测得的数据是3.0 V、3.0 mA，图乙测得的数据是2.9 V、4.0 mA，由此可知，图测得R x的误差较小，测量值R x＝.

图9图10

3.某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图10甲、乙所示.由图可读出D＝mm，d＝mm.

4.某同学测小灯泡正常发光时的电阻，可供选择的实验仪器如下：

小灯泡L(“3.8 V0.3 A”) 电压表V(量程0～

5 V，内阻5 kΩ) 电流表A1(量程0～100 mA，内阻4 Ω) 电流表A2(量程0～500 mA，内阻0.4 Ω

) 滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A)

滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω，额定电流0.5 A) 直流电源E(电动势约为6 V，内阻不计)

开关S，导线若干

(1)在上述器材中，滑动变阻器应选；电流表应选.

(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号.

1.如图1所示，游标卡尺的读数是mm；螺旋测微器的读数是mm.

图1