2013届高考物理一轮复习-物理电学实验专题复习,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 I,大约几欧到几十欧,二、把灵敏电流计改为电压表,电路图,（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R,三、把灵敏电流计G改为电流表A,（2）电流表的内阻：RA=RgR/(R+Rg),四 关于电流表和电压表的读数方法：,1使用时应注意 (1)使用前若指针未对准零刻度线，应进行零点调整(机械调零) (2)选择合适的量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的 但又不能超过量程 (3)电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端电表“”“”接线柱不能接反,2读数方法 (1)读数时应使视线垂直刻度盘表面 (2)估读问题 最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，在下一位 按十分之一估读 最小分度为“2”、“5”的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在 同一位按二分之一、五分之一估读,量程为0.6A的电流表，满刻度绝对误差最大为0.015A，最小分格为0.02A，指针偏转不够一个分格的部分用半格估读法，读数为两位小数。如图，电流表读数为0.15A.,量程为3A的电流表，满刻度绝对误差最大为0.075A，最小分格为0.1A，指针偏转不够一个分格的部分用1/10格估读法，读数为两位小数。如图，电流表读数为0.74A.,量程为3V的电压表，满刻度绝对误差最大为0.075V，最小分格为0.1V，指针偏转不够一个分格的部分用1/10格估读法，读数为两位小数。如图，电压表读数为2.38V.,量程为15V的电压表，满刻度绝对误差最大为0.375V，最小分格为0.5V，指针偏转不够一个分格的部分用1/5格估读法，读数为一位小数。如图，电压表读数为11.7V.,如图731甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是_A，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A；当使用电流表的“”和“3”两接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A.,图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过_V，每小格表示_V，图中指针示数_V；若使用的是较大量程时，则表盘刻度每小格表示_V，图中指针示数_V.,答案：对图甲：0.6 0.02 0.34 0.1 1.70 对图乙：3.0 0.1 2.20 0.5 11.0,1）、限流式：,2）、分压式：,四、滑动变阻器的两种接法,（2）、滑动变阻器电路,、限流电路,负载电阻两端的电压变化范围为：,当RR0时，也可用，此电路滑动变阻器消耗的功率较少。,内阻不计，电动势为,A,（2）、滑动变阻器电路,、分压式电路,负载电阻两端的电压变化范围为：,常适用于R0R时，此电路滑动变阻器消耗的功率较多。电压变化范围较大。,内阻不计，电动势为,、选择方法 限流接法 分压接法：,（ 通常情况 ）,电流、电压能达到要求的调节范围； 不超过测量仪表的量程， 不超过各元件允许的最大电流。,（三种特殊条件）,a 、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。,b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。,c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。,负载RX的电压调节范围,可见滑动变阻器的总阻值R越大，电阻RX两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R 是Rx 的2-5倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.,(1) 限流电路,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大,如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（ ）和电路简单考虑，选用限流电路。,(2) 分压电路,负载RX的电压调节范围0-E,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端以使负载上的电压和电流最小（均为零）,滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电器两端电压 一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, 在0.10.5倍之间为好。,要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路,三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：,EIR 电源负担轻,E（IR+Iap） 电源负担重,简便,复杂,用电压表测电压,用电流表测电流,外接法？ 内接法？,限流式？ 分压式？,1.原理,一 伏安法测电阻,“同一性”,2.电路,限流器电路，安培表内接法,限流器电路，安培表外接法,分压器电路，安培表内接法,分压器电路，安培表外接法,2、如何选择电流表的内接或外接方式？ 答：一般当RX较小时，即RXRV时，（RX与RA较接近）采用电流表的外接方式： 而当RXRA时，一般采用电流表的内接 方式。 （一般RX较小时外接， RX较大时内接）,由于电流表分压引起的。,误差产生的原因:,若 时，采用电流表内接法,由于电压表分流引起的。,误差产生的原因：,若 时，采用电流表外接法。, 比值法,b.选择方法：,内接法与外接法的选择,a.条件：已给出R的估计阻值,若 时，采用电流表内接法。,若 时，采用电流表外接法。,1、采用电流表内接法的条件：RxRA 采用电流表外接法的条件：RvRx,例题解析,电流表内、外接判断方法,用试触法进行判断,当 （即 )时用内接法 大,2、当不满足RxRA和RvRx关系时,当 （即 )时用外接法 小,当 时，用内、外接法均可,3、当Rx、RA、Rv的阻值未知时, 试触法,b.选择方法：将电压表分别接a、b两点,结论：两次接触，那个表示数变化明显 , Rx就与那个表“近接”,a.条件：未给出RX的估计阻值,如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满足RXRV,不适应用电流表的外接法应用电流表的内接法,安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大（相对误差）,从另一个角度来看，电压表的示数没有显著变化，说明电流表的分压作用很弱，满足RXRA,应选用内接法P 应接在b 处。,实验电路（电流表内外接法）选择的依据,R测U/IRx 偏大,R测U/IRx 偏小,电流表的分压,电压表的分流,请 牢 记,给阻值 看比值 与比值大表近接,无阻值 看变化 与变化大表近接,内接和外接的确定,小结:,伏安法测电阻之发散思维,2“安安法”,电流表的创新使用测电压,条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用,1“伏安法”测电压表的电阻,电压表（电流表）是一个能读出其两端电压（通过其电流）的电阻,没有系统误差,没有系统误差,此电路能否测量出电流表的内阻？,根据并联分流进行测量,没有系统误差,3“伏伏法”,电压表的创新使用测电流,条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用,没有系统误差,存在系统误差,能否消除？,根据串联分压进行测量,没有系统误差,没有系统误差,【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。,替代比较法测电阻,替代法测量电阻,比较法测量电阻,I2R =I1 Rx Rx = I2R /I1 （不计电源内阻）,4.仪器的选择,安全性原则,要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。,精确性原则,尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。,操作性原则：,如滑动变阻器的选择，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,选择的一般步骤,根据实验要求设计合理的实验电路； 找出唯一性的器材； 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； 根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.,例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1，伏特表的量程为3V，内阻为5K;电源的电动势为6V，变阻器的阻值为020 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。,解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：,例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25k ，可供选择的器材是： 电流表A1 (0-100A, 2k) 电流表A2 (0-500A, 300) 电压表V1 (0-10V, 100k） 电压表V2 (0-50V, 500K） 直流稳压电源 E（15V，1A） 滑动变阻器 R (1k, 1W) 电键K和若干根导线 试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。,解：（1）电压表、电流表的选择,由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。,若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。,（2）电流表内接法和外接法的选择,实验电路图,因为RX=25KRA=300，所以采用电流表内接法,由于用分压器接法时，电阻RX 中的最大电流为,Imax= 10V /25K = 0.4mA = 400A,所以电流表选A2（500 A ）,例3. 如图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下： (1)待测电阻Rx（约100） (2)直流毫安表（量程010mA，内阻50） (3)直流电压表（量程03V，内阻5k） (4)直流电源（输出电压4V，内阻可不计） (5)滑动变阻器（阻值范围015，允许最大电流1A） (6)电键一个，导线若干条 根据器材的规格和实验要求， 在本题的实物图上连线,答：,因毫安表内阻与待测电阻相近，必须“外接”,因为变阻器电阻很小，电源和滑动变阻器连接 成分压电路，,（全题6分电源、滑动变阻器连接成分压电路，占3分除电键接错扣1分外，其它任何错都不给这3分伏安法测电阻的电路占3分，其中电流表应外接，即电压表应直接与待测电阻并联这部分接线中有任何错误都不给这3分）,A1,例