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1、自主招生物理内部讲义：电路实验大串讲题型一：测定金属的电阻率和描绘小灯泡伏安特性曲线实验及有关基础知识方法解题要点：（1）这两个实验虽不是直接测电阻，但其要点都是要测负载元件的电压和电流，故实质还是伏安法。附：伏安法（测电阻、功率）原理-如能测出负载两端的实际电压和电流，则；其实质为：接在某段电路两端的电压表读数除以串在同段电路的电流表读数即为该段电路的电阻或设法由串并联和欧姆定律求出待求电阻两端的电压和电流再相比即为此电阻值VAVAab伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫(安培计)外接法，b叫（安培计）内接法。l 原理分析：对内接法电路：电流表测出的是通过负载的真正电流，而由于电流表的分压，电
2、压表测出的不是负载的真正电压而是负载和电流表串联电路的总电压，故其（系统）误差原因是由于电流表的分压（电流表内阻存在而导致）而电压表测量不准，在电流表分压与串联总电压相比，分压越小（即电流表内阻与负载电阻相比较越小时）时误差越小。且内接法所测的电流电压实际上是负载与电流表串联的总电压和总电流，故其测量值实质为负载与电流表的串联总阻值。对外接法电路：电压表测出的是加在负载的真正电压（当然也是负载和电压表并联电路的总电压），而由于电压表的分流，电流表测出的不是通过负载的真正电流而是负载和电压表并联电路的总电流，故其（系统）误差原因是由于电压表的分流（电压表内阻不是无穷大）而导致电流表测量不准，在电
3、压表分流与并联总电流相比，分流越小（即电压表内阻与负载电阻相比较越大时）时误差越小。且外接法所测的电流电压实际上是负载与电压表并联的总电压和总电流，故其测量值实质为负载与电压表的并联总阻值。l 电路选择依据（1） 如电压表内阻已知或电压表是理想电表（电流表可任意），用外接法，无系统误差。（2） 如电流表内阻已知或电流表是理想电表，用内接法无系统误差。（3） 如两电表内阻均未知其准确值，则有结论：“内大大，外小小”。即：aVAbc内接法适用于测大电阻（因此时电流表分压较小），测量值与真实值比较偏大；外接法适用于测小电阻（因电压表分流较小），测量值与真实值比较偏小。注意：如果被测电阻阻值为Rx，伏
4、特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若即为小电阻，则采用外接法。若，即为大电阻，则采用内接法。（4）如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即I/I和U/U）。 (2).滑动变阻器接法：关于滑动变阻器的原理和结构以及接线柱分布C或D均可BAABCD 理解要点：外面涂（包）有绝缘漆的电阻丝绕在绝缘瓷管上，一金属滑动片穿在金属杆上（与金属杆有良好的
5、电接触），滑动片的下面两个金属卡片较紧地卡在电阻丝上，只把电阻丝上能与金属片接触的绝缘漆刮去（但相邻两匝电阻丝仍能被其它未刮去的绝缘漆绝缘）。电阻器丝两固定端引出两个接线柱-即为固定接线柱A和B，与滑动片有良好电接触的金属杆（在电路结构上可认为是与滑动片结为一体的同一导体）两端做成两个接线柱-即滑动片接线柱C和D，注意C和D虽是两个接线柱，但在电路结构上只是对应于滑动片的一个电路点，即接C和接D的效果是一样的，都对应于接到电路中滑动变阻器的滑动片上（但实物电路接线时绝不可以把电线直接接到滑动片上！） 滑动变阻器的作用：任何电学实验电路都要能调节到不同的电路状态下测量出不同的几组实验值，以减小偶
6、然误差，而起这个作用的元件即为滑动变阻器。故一般任何电学实验电路都要用到滑动变阻器，其接法一般有两种。abRRRXRX分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。(1)分压接法：接法特点：先将滑变两固定端通过开关与电池串在一起，使电池全部的路端电压均加在滑变两固定端之间，再取出滑变的一个固定端和滑动端（即滑变对应滑动片的接线柱），把负载电路接入此两端之间（即把负载与滑动变阻器的一固定端与滑动头间的部分并联起来）俗称两下一上，即三端接法。优点：采用分压接法时，被测电阻RX上的电压调节范围较大，可在实验中多测几组电压电流值；且可以使被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，在负载电阻较大而滑变阻
7、值较小时使用调节较为方便。不足：接法相对复杂，电路功率损耗较大，滑变串入电路部分所通过的电流较大而要求滑变的额定电流不能过小。选择依据：l 通过估算，在采用限流接法时，即使调节滑变达最大值时，通过负载的电流也过大从而使实验不安全或在安全范围内可测的数据组过少，要用分压。l 大负载或小滑变时一般用分压接法l 如要求对负载电流、电压调节范围较大必须用分压接法l 如要求负载电压能从零开始调节，应该用分压接法。l 在校准电表时必须用分压器接法。l 在描绘某器件的伏安特性曲线时一般用分压接法l 负载的额定电压与电源电动势相比较很小时为考虑安全，一般选择好调节控制的分压接法注意：（1）采用分压接法时，应该
8、选用总阻值较小的滑动变阻器，这样在实验中便于调节和操控。（负载上的电流电压变化较均匀且滑变的有效调节长度范围大，便于细调）（2） 在分压接法中，当负载电阻远远大于滑变总阻值时负载两端的电压与滑变的与负载并联的那部分电阻近似成正比。如果此时滑动头固定在某一位置不动，则可认为不论负载如何变化，加在负载两端的总电压不变。（以上结论基于这个原理：对两支路并联的电路，如一支路的电阻远大于另一支路，则电路总阻值近似等于阻值小的支路电阻及串联分压的规律）。（2）限流接法接法特点：将滑变一个固定端（接线柱在下面）和一个对应滑动片的接线柱（在上面）通过开关与电池和负载串在一起，只使电流通过此固定端与滑动片之间的
9、滑变电阻丝部分（另一部分没有电流通过）俗称上下接法。优点：接法相对简单，电路功率损耗较小：在负载电阻较小而滑变阻值较大时可考虑使用。 不足：采用限流接法时，不能使被测电阻RX上的电流电压从零开始调节，其可调节到电流或电压的最小值受到滑变总阻值的限制，在滑变阻值较小时调节范围小。选择依据：通过估算，在采用限流接法时，调节滑变达最大值时，通过负载的电流电压与电表量程值之间仍有较大的调节空间范围（如题中无特别要求，一般在量程值的1/3接近即可），可考虑用限流接法。小负载或大滑变时一般用限流接法；注意：采用限流接法选择滑变时，滑动变阻器总阻值也不是越大越好，在能达到调节范围要求（最小值可达量程值的1/
10、3接近）的前提下，应尽量选择小阻值的滑变，这样在实验中便于调节和操控。（负载上的电流电压变化较均匀且滑变的有效调节长度范围大，便于细调）注意点：（1）在两种接法中如条件都允许，限流接法优先使用。（2）使用限流接法时滑变阻值一开始应调到最大。（3）使用分压接法时滑变阻值一开始应把与负载并联的那部分电阻调到零值。例1. 某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5V,0.5A”的小直流电动机，线圈内阻小于1。现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内，输出功率与输入电压的关系，学校实验室提供的器材有：直流电源E，电压6V，内阻不计； 小直流电动机M；电压表V1，量程00.6V，内阻约3k；电
11、压表V2，量程06V，内阻约15k；电流表A1，量程00.6A，内阻约1；电流表A2，量程03A，内阻约0.5；滑动变阻器R，010，2A； 电键一只S，导线若干。 首先要比较精确测量电动机的内阻r。根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，通过调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选_。若电压表的示数为0.1V，电流表的示数为0.2A，则内阻r_，这个结果比真实值偏_(选填“大”或“小”)。 在方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图。（标明所选器材的符号） 当电压表的示数为4.5V时，电流表示数如图所示，此时电动机的输出功率 是_W。 答案 1、 V
12、1，0.5，小； 如图（只要不是分压接法或电流表外接得0分；是分压接法和电流表外接，V2和A1都错得2分，有一个错得3分）； 1.72。（3）实验具体注意事项l 测金属的电阻率其中d用螺旋测微器测，而L用刻度尺测，U和I用伏安法测。1 测金属丝电阻的电路连接方式是安培表外接法，而不是内接法（因为金属丝电阻较小，但如果是电阻率很大的材料，则应接成内接法）。而滑动变阻器可以是分压，也可是限流，视所给滑变阻值大小而定（小滑变时用分压，而大滑变时用限流）2 测L时应测接入电路的电阻丝的有效长度。3 闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于正确位置-使电路刚闭合时负载上电流或电压最小。4 多次测量U、I
13、，先计算R，再求R平均值。5 电流不宜过大，否则电阻率要变化，安培表一般选00.6安挡。6 减少误差方法：可多测几组数据求平均值或依据这些数据画UI图象，由图象来求测量值。l 描绘元件的伏安特性曲线1. 实验原理：元件电阻小时用外接法，但待测元件电阻大时需用内接法；滑动变阻器一般只能用分压接法（要多测数据多描点才使图像较准确。2. 注意点：（） 在小灯泡由暗变亮的过程中，温度发生了很大的变化，而导体的电阻会随温度的变化而增大，故在两端电压由小变大的过程中，描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线，而是一条各点斜率逐渐增大的曲线。（） 实验步骤：（1）开关断开的状态下连好电路（分压器接法、安培表外接）
14、后再把滑动变阻器的滑动头调到使负载所加电压最小的位置（2）调节滑变，读数记录约12组值（不要断开电键进行间断测量）（3）断电，拆线路（4）建立坐标，选取适当标度，描点，连线（平滑）。注意：用多用电表所测得的电阻值较在电路中所测得的值一般要小很多（冷态电阻要小10倍左右）题型2：测定电源的电动势和内电阻解题要点：一：各种思路方法及相关原理 l 伏安法：1.原理：同时用到了电流表和电压表，用电压表测路端电压而电流表测通过电源的电流（干路总电流），再由U = EIr 来分析求解2.求解方法（数据处理）方程组法：调整滑动变阻器使外电路变化在两个状态下，测出两个对应的路端电压和总电流根据闭合电路欧姆定律 E = U + Ir 可知，当外电路电流分别为I1和I2时，有 由两式联立方程组可得出（用加减消元法解较快）E=（I2U2-I1U1）/（I1-I2）图 7-4-1r=（U2-U1/（I1-I2）图像法（画电源的U-I图像）多测几组U和I数据，列表并建立UI坐标系，画出图像，通过求图像在纵轴截距和斜率绝对值即可注意：l 常把与电源串在一起的固定电阻与电源的整体看作一电动势与原电源相同，但内阻为（R+r）的等效电源以分析电路原理l 电流电压按有效数字规则记录和读数；例2：测量电源电动势和内
