高中物理电学实验专题经典版..pdf
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1、高中物理电学实验 【知识梳理】 一、描绘小灯泡的伏安特性曲线 1、实验原理 在纯电阻电路中,电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系,但在实际电路中,由于各种因素的影响, UI 图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流 I ,然后在坐标纸上以U为纵轴,以I 为横 轴画出 UI 曲线。 2、实验步骤 (1) 、适当选择电流表,电压表的量程,采用电流表的外接法,按图中所示的原理电路 图连接好实验电路图。 (2) 、滑动变阻器采用分压接法,把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端,电路 经检查无误后,闭合电键S。 (3) 、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
2、和 U,记 入记录表格内,断开电键S; (4) 、在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流I ,横轴表示电压U,用平滑曲线将各点连接起来, 便得到伏安特性曲线。 (5) 、拆去实验线路,整理好实验器材。 3、注意事项 (1) 、因本实验要作出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; (2) 、本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法; (3) 、电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使小灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值 (如 0.5V)时,读取一次电流值;调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压; (4
3、) 、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端; (5) 、坐标纸上建立坐标系,横坐标所取的分度例应该适当,尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连 线一定用平滑的曲线,不能画成折线。 4、误差分析 (1) 、测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,造成测得的I 值比真实值偏大; (2) 、描绘 I U线时作图不准确造成的偶然误差。 5、知识延伸 电流表的解法: (1)内接法:如图所示,待测电阻的测量值R 测 : ARAR Ax AR UUUUU RRR IIII 测 测 测测 显然 x RR 测 所以 xA RRR 测 当 xA RR时, x RR测,系统的相对误差很小,可以忽略不计,所以内接 法
4、适用于测量高阻值电阻。 (2)外接法:如图所示,待测电阻的测量值R测: Vx VRVx UUR R R IIIRR 测测 测 测 A A 测 x V 测 x 测 V V IV IR A 显然有: x RR 测 所以 1 V x V V R RR R R RR R 测测 测 测 当 xV RR时,0 x V R R , x RR测 , 系统的相对误差忽略, 所以外接法适用于测量低阻值电阻。 (3)试触法选择内、外接法:具体方法是,在如图所示的电路中,改变电表的连接方式,拿电压表的一 个接线柱分别接触M 、N两点,观察电压表和电流表的示数变化,如果电流表变化明显,说明电压表内阻 对电路影响较大,应
5、采用内接法; 如果电压表变化明显,说明电流表内阻对电路影响较大,应采用外接法。 滑动变阻器的限流接法和分压接法: 电路 负载 L R上电压调节 范围 负载 L R上电流调 节范围 闭合开 关前触 电所处 位置 相同条件 下消耗的 总功率 限 流 接 法 0 L L L R U RR 0 L LL I RRR b 端 L I 分 压 接 法 0 L U 0 L L I R a 端 () LapII 比 较 分压电路调节范围 大 分压电路调节范围 大 都为了 保护负 载电路 限流电路 能耗小 滑动变阻器的两种电路连接都能控制调节负载的电流和电压,但在相同条件下调节效果不同,实际应用中 要根据具体情
6、况恰当的选择限流接法和分压接法。 (1)通常情况下(满足安全条件),由于限流电路能耗较小,电路结构简单,因此应优先考虑。 (2)在下列情况下必须采用分压接法。 要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节,只有分压接法才能满足。 如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小,若采用限流接法,无论怎样调节,电 路中实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),为了保护电表或其它元件, 必须采用分压接法。 伏安法测电阻实验中,当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时,若采用限流接法, 待测电阻上的电流 (或 RL R0 S a b r 0 P RL R0 S ab r 0
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