C.电压表V2(量程15V,内阻约10kΩ); D.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω) E.定值电阻R2(阻值5Ω) G.电键S及导线若干
(1)电压表应选用_____________; (2)画出实验电路图;
(3)如测得电压表的读数为V,电流表的读数为I,则电流表A1内阻的表达式为:RA = ______________。
(二)、控制电路的选择:(滑动变阻器分压与限流接法的选择)
1、限流接法:如图2甲所示,
注意:在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大,电路中的电流最小,以保证安全。即图中滑片P移到b端。
2、分压接法:如图2乙所示。
注意:在接通电源之前,滑片P应移到图中的a端,使负载的电压和电流均为最小,以保证安全。
图2乙
3、选择方法:
在没有特殊指明的情况下,从减小电能损耗和接线方便的角度考虑,变阻器通常选用限流接法,但在出现下述情况时,则必须选择分压接法。
(1)若采用限流电路时,如果电路中的最小电流大于等于被测电阻Rx的额定电流或所给电表的量程时,必须选用分压电路;
例1、用伏安法测量某电阻Rx阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx(阻值约为100欧);直流电流表A(0~10mA,50Ω);电压表V(0~3V,5k?);滑动变阻器R(0~15?,1A);直流电源(电动势为3V,内阻不计);电键、导线若干。
根据规格要求,画出测量电路图。
(2)滑动变阻器全阻值R远小于或者远大于被测电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值,而实验要求电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压电路; 例2、有一个小灯泡上标有“6V,0.6W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线。现有实验器材如下:电压表(0~10V,内阻20k?);电流表(0~0.3A,内阻1?);滑动变阻器(5?,;学生电源(直流9V),还有开关、导线。 2A)
为使实验误差尽量减小,画出实验电路图。
(3)实验中要求电压从零开始并连续变化时须采用分压电路; 例1、某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用
F.电源E(电动势4V)
图4
的器材包括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等。
(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹,金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图14
图14
(2)实验的主要步骤如下:
①正确链接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关; ②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;
图15
③断开开关,_________________,合上开关,重复②的操作。
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图15的关系图线,其斜率为________A-·m(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了
1
-1
______的电阻之和。
(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图16所示。金属丝的直径是______。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为
___________(保留三位有效数字)。 图 16 五、实验仪器的选择:
1、首先考虑安全因素:所有仪器必须保证安全 2、读数误差因素:减小误差 3、对滑动变阻器:分压和分流 4、仪器选择的一般步骤: (1)首先选择唯一性的器材; (2)草画电路图,(暂不接电流表和电压表);
(3)估算回路中的电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度的偏转,但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定实验电路和实验器材。
例1、在“测定金属丝的电阻率”的实验中若估测金属丝的电阻Rx约为3Ω,为减小误差,并尽可能测量多组数据,要求电阻丝的发热功率P<0.75W,备有器材如下:
A、6V直流电源; B、直流电流表A1(0~0.6A,内阻0.5?); C、直流电流表A2(0~3A,内阻0.01?); D、直流电压表V1(0~3V,1k?); E、直流电压表V2(0~15V,5k?); F、滑动变阻器R1(0~100?,最大允许电流1A); G、滑动变阻器R2(0~20?,最大允许电流1A); H、电键、导线若干。 问:(1)上述器材选用 (用字母表示) (2)画出实验电路图。 (3)在图5中连接实物。 图6 图5
例2、某同学用图2所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.
①除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择: 电流表:A:(量程100 mA,内阻约2 ); A:(量程0.6 A,内阻约0.3 ); 电压表:V1(量程5 V,内阻约5 ); V2(量程15 V,内阻约15 ); 电源:E1(电动势为1.5 V,内阻为0.2 ); E2(电动势为4 V,内阻约为0.04 ).
为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表___________,电压表______________,滑动变阻器________________,电源___________________.(填器材的符号)
②根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知,此灯泡在不不作时,灯丝电阻为___________;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W.
③根据R-U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的__________.
答案:①A2 V1 R1 E2 ②1.5 11.5 0.78 ③A
例3、有一电阻R ,其阻值大约在40Ω至50Ω之间,需进一步测定其阻值,现有下列器材:电池组ε,电动势为9 V,内阻忽略不计;电压表V,量程为0至10 V,内阻20KΩ;电流表A1,量程为0至50mA,内阻约20Ω;电流表A2,量程为0至300mA,内阻约4Ω;滑动变阻器R1,阻值范围为0至100Ω,额定电流1A;滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700Ω,额定电流0.3A,开关S及导线若干。实验电路图如图1所示,实验中要求多测几组电流、电压值。在实验中应选 电流表和 滑动变阻器。
例4、为了测量一节干电池的电动势和内电阻,实验室准备了下列器材供选用:
A.待测干电池一节
B.直流电流表(量程0 ~ 0.6 ~ 3 A,0.6 A挡内阻为0.1Ω,3 A挡内阻为0.02Ω) C.直流电压表(量程0 ~ 3 ~ 15 V,3 V挡内阻为5 kΩ,15 V挡内阻为25 kΩ)
D.滑动变阻器(阻值范围为0 ~ 15Ω,允许最大电流为1A) E.滑动变阻器(阻值范围为0 ~ 1000Ω,允许最大电流为0.2 A) F.开关 G.导线若干
①在图(甲)中将所选器材,用铅笔画线代表导线进行实物连线; ②为尽可能减少实验的误差,其中滑动变阻器选 (填代号);
③根据实验记录,画出的U—I图线如图(乙)所示,从中可求出待测干电池的电动势为 V,内电阻为 Ω.
V – 3 15 A – 0.6 3
U/V 1.6 1.4 1.2 1.0 I/A 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 (乙)
– +
(甲)
六、电路的纠错:
例1、如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后,发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根
导线以及电路中的各点连接。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的 挡。在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的 挡。
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明___ 可能有故障
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。 七、多用表的使用:
例1、某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤:
(1)检查多用电表的机械零点。
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。
(3)将红、黑表笔___________,进行欧姆调零。
(4)测反向电阻时,将_________表笔接二极管正极,将________表笔接二极管负极,读出电表示数。
(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘___________(填“左侧”、“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)、(4)。
(6)测量完成后,将选择开关拔向_____________________________位置。 八、示波器的使用:
例1、用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。把该信号接入示波器Y输入。
(1)当屏幕上出现如图1所示的波形时,应调节 钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围,应调节 钮或 钮,或这两个钮配合使用,以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。
(2)如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形,应将 钮置于 位置,然后调 节 钮。