电学实验专题(16K)教程.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 15 电学实验专题 一、电学实验基础知识 1．电路设计的基本原则：电学仪器的选择和电路的设计，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全”→ “精确”→“方便”原则，兼顾 “仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 ⑴ 安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。 如：要考虑各种电表的量程、用电器的额定电压和电流、滑动变阻器允许通过的最大电流、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑵ 精确性：在实验方案、仪器类型、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。如：选择电表时，在保证电表安全的前提下尽量选择小量程；测量时尽量使指针有较大范围的偏转；欧姆表指针尽量在中央刻度（中值电阻）附近。 ⑶ 方便性：实验应当便于???作，便于读数，便于进行数据处理。如滑动变阻器，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流)比较方便． 2．实验电路的选择 一个实验电路由最主要的两部分构成，即测量部分和控制部分。有极少数电路有保护部分，还有个别电路有转换部分。 ⑴电流表的内、外接法问题： 连接方式电流表内接法电流表外接法 电路图 误差原因 电阻测量值 适用条件① 适合测大电阻 ② ③ 试触法① 适合测小电阻 ② ③ 试触法方法一：设电流表、电压表内阻分别为、，被测电阻为，则 当时，电压表分流作用小，应选用外接法 当时，电流表分压作用小，应选用内接法 当时，两种方法均可。 方法二：在、均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将活动端P与a、b接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化显著（明显），说明电压表分流作用过大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化显著（明显），说明电流表分压作用过大，应采用外接法。（这里所说的变化显著，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。 结论：两次接触，哪个表示数变化显著(明显) , Rx就与哪个表“近接” （2）、控制电路中滑动变阻器的接法 比较项目 限流式接法 分压式接法对比说明 电 路 串、并联 关系不同 电压调节范围～U0～U分压电路 调节范围大 电流调节范围～ 0～ 分压电路 调节范围大 电能损耗较小较大电路总能耗不同 电路连接简便复杂接线复杂程度不同闭合开关前 滑片P的位置a 端a 端都是为了保护电路和仪器选取接法的原则： 必须用须用分压式接法的四种情况： ①要求负载上电压或电流从零开始连续可调。 ②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，因为此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 ③采用限流电路时，无论怎样调节滑动变阻器电路中的最小电流（电压）仍超过电表的量程或超过元件允许的最大电流。 ④ 一些特殊电路。 （3）电学器材的选择 ①电源和定值电阻的选择：一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源和定值电阻，应考虑电流不能超过其允许的最大电流． ②电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大值选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，使指针尽量超过满刻度的1/3，指针偏转幅过小是不允许的。 ③变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线． （4）选择的一般步骤 ①根据实验要求设计合理的实验电路； 　 ②找出唯一性的器材； 　 ③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程； 　 ④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器. 3.电表的改装 常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的 一、电流表的构造和工作原理 1、构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成 2、电路图： （1）满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig （2）电流表的内阻:表头G的电阻Rg （3）满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug 在实验电路的设计或选择时,如果所给电表的量程不合适, 可考虑利用定值电阻或电阻箱把电表扩程后再使用. 二、高中物理实验“八大”器材 一．灵敏电流计 灵敏电流计是一种测量微弱电流或微小电压的磁电仪表，它与其它电流计相比具有灵敏度更高，量程更小得特点，可以测量10-7～10-12A的微小电流。在实际应用中，它