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主题:电学论文写作 时间:2024-03-15

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电学实验是高中物理的重点和难点,突出能力考查,题型变化多样,对学生综合水平有很高的选拔性,想掌握电学实验要从基础入手,则必须掌握下面五个问题.

一、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G改装而成的.G的满偏电压和满偏电流一般都较小,在测量较大电压时需要串联一个大电阻将其改装为电压表,测量较大的电流时需要并联一个小电阻将其改装为大量程的电流表.

二、电流表的接法——内接法和外接法

1. 两种接法的比较

2. 两种接法的选择

①计算法.在确定电流表的内外接法时,若已知RA、RV以及RX的估计值时,可以通过计算确定.不过此时需要将RX分别和RA、RV比较,看RX比RA大的倍数多还是RX比RV小的倍数多.大的多用内接法,小的多就用外接法,简记作“大内小外”.

②试触法.若不知道RX的估计值,可以在内接和外接之间“试触”,通过两表示数变化的情况确定,电流表变化明显则电压表内阻分流大即电流表理想则采用内接.电压表变化明显则电流表分压大即电压表理想则采用外接.

3.系统误差来源及分析

内接误差来源电流表分压,外接误差来源电压表分流.

内接测量值偏大,外接测量值偏小.简记为“内大外小”.

例1某同学测量一只未知阻值(大约为1000Ω)的电阻.

(1)若该同学用“伏安法”测量该电阻,所用器材如图1所示,其中电压表内阻约为5kΩ,电流表内阻约为5Ω,变阻器阻值为50Ω.图中部分连线已经连接好,为了尽可能准确地测量电阻,请你完成其余的连线.(2)该同学按照“伏安法”测量电阻的要求连接好图示电路后,测得的电阻值将(填“大于”、“小于”或“等于”)被测电阻的实际阻值.

答案:(1)图“略” (2)大于

例2用伏安法测未知电阻RX时,若不知道RX的大概值,为选择正确的接法以减小误差,可将电路按图2连接,只空出电压表的一个接头k.然后将k分别和a、b接触一下,观察两电表示数的变化情况.那么:(1)若电流表示数有显著变化,k应接 ;(2)若电压表示数有显著变化,k应接.

答案:(1)b (2)a

三、变阻器的接法——限流式和分压式

1. 两种接法的比较

2. 两种接法中R的选择

限流接法R滑约为RX的2~5倍;分压接法R滑约为RX的1/2~1/5倍

四、电路和仪器的选取

1. 3个部分.6个元件、4种电路

伏安法测电阻的完整电路有三部分,供电部分,控制部分,测量部分.供电部分的电源、开关,控制部分的滑动变阻器,测量部分的电压表和电流表,以及待测电阻等共6个元件.由于调控部分的变阻器有限流分压两种接法,测量部分的电流表也和真实值的U-I图象如图6可知,所测电源电动势的测量值等于真实值,电源内阻的测量值大于真实值.

四、演绎法

所谓演绎法,就是从一般性的前提出发,通过推导即“演绎”,得出具体陈述或个别结论的过程.

1.若采用图1电路图实验,设电压表及电流表的测量值分别为U、I时,由闭合电路的欧姆定律得各项是测量值的方程为U等于E测-Ir测(18)

考虑电压表的分流,各项是真实性的方程有

U等于E-(I+URV)r (19)

当I等于0时,由(18)(19)可解得E测等于RVRr+rE

2.若采用图2电路图实验,考虑电流表的分压,由闭合电路的欧姆定律得各项真实值的方程

U等于E-I(RA+r) (20)

当I等于0时,由(18)(20)可解得E测等于E,当U等于0时,由(18)(20)可解得r测等于RA+r>r,电源电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值.有内接外接两种接法,这样,二者组合会产生4种电路.

2. 选取原则

①准确.电表指针的偏转范围应大,这样可以减小作图误差——要求变阻器选择适当的连接方式和规格以增大调节范围;测量电路的电流表应选择合适的内外接法,以减小系统误差.

②方便.是指变阻器的调控是否容易操作.对限流式,考虑到操控的方便,考虑到调节范围,其阻值不是越大越好R滑约为RX的2~5倍.对分压式,调节范围不受变阻器的影响,考虑到操控的方便,其阻值不是越小越好,R滑约为RX的1/2~1/5倍.

3. 选取方法

①估算.对小灯泡等元件,需要计算被测电阻的参数; 对唯一给定的设备,必需选;

②选电表和电源

a.先选电源,再选电压表,电压表和电源匹配:

b.再选电流表A和V配套:Um等于Im·Rx,(顺便可确定A的接法);估算电压值时电源电动势和电压表量程应该选择小的值作为估算电压值,进哪一个值小用哪一个值.

c.选变阻器.综合实验要求、减小误差和便于操控等因素,大致分为两种情形:

(1)先定电路后选器材:若有“从零开始”的明确要求,或有调节范围的间接限制,则先定电路——分压式,后选器材;

(2)根据器材选择电路:无明确要求或间接限制,则要根据器材选择电路确定滑动变阻器的大小

五、实物连线的方法

对变阻器限流式,要先串后并;对变阻器分压式,先把变阻器(两下)、电源、开关三者连成供电电路,再从变阻器(一上一下)取电,连接测量电路.

例题有一根细长而均匀的金属线样品,长约为 60 cm,电阻大约为6Ω,现有如下器材

A.电流表(量程0.6A,内阻约为0.1 )

B.电流表(量程3A,内阻约为0.03Ω)

C.电压表(量程3V,内阻约为3 KΩ)

D.滑动变阻器(1000 ,0.3A)E.滑动变阻器(15 Ω,3A)

F.蓄电池(6V,内阻很小)

G.开关,带夹子的导线若干

实验采用限流式接法,请将图甲所示的实际测量电路补充完整.电路中的电流表应选 ,滑动变阻器应选 .(只填代号字母)

答案(2)A;E;连线如图乙所示

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