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1、1,第十五章 电学实验,2,3,1螺旋测微器的构造、原理及读数 (1) 螺旋测微器的构造 测砧A和固定刻度B固定在尺架C上旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上,电学实验常用仪器介绍,(2) 螺旋测微器的原理 测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转一小格，F前进或后退0.01 mm，估读到毫米的千分位上，螺旋测微器又叫千分尺. (3) 读数：被测物体长度整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出 测量值(mm)固定刻度数(mm)可动刻度数(估读一位)0.01
2、(mm).,4,2游标卡尺的构造、原理及读数 (1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一内外测量爪)、深度尺，紧固螺钉 (2) 用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径 (3) 原理： 利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，见下表： (4) 读数：x表示主尺上的整毫米数，k表示游标尺上与主尺上某一刻线对齐的游标尺格数，则结果表达为(xk精确度) mm.,5,实验八 测定金属的电阻率,6,4注意事项 (1) 因为一般金属导线电阻较小，用
3、外接法，而不是内接法 (2) 测长度L时应测接入电路的金属导线的有效长度 在金属导线的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d. (3) 闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于正确位置 (4) 多次测量U、I，先计算R，再求R的平均值 (5) 电流不宜过大，通电时间不宜过长，电流表一般选00.6 A量程. 5误差分析 (1) 金属导线横截面积是用直径计算而得，直径测量是产生误差主要来源之一. (2) 采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，电阻的测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小 (3) 金属导线的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差 (4) 金属导线通电后发热升
4、温，会使金属导线的电阻率变大，造成测量误差.,7,(2) 两种电路的选择 阻值比较法 Rx较小，宜采用电流表外接法；Rx较大，宜采用电流表内接法 简单概括为“大内偏大，小外偏小”. 试触法： 将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较明显，选用内接法，若电压表示数变化较明显，选用外接法 比值比较法 若 ，则用电流表外接法. 若 ，则用内接法 若电流表、电压表内阻都已知，内外接法均可.,二伏安法测电阻分析 (1) 电流表的内接法和外接法的比较,8,实验九 描绘小灯泡的伏安特性曲线,2实验步骤 按右图连接好电路，把滑动变阻器的滑片P调节到靠近A端处 闭合开关S，滑片P调节到合适位置
5、，读出电压表U1和电流表I1，记录到表格 把滑片P从A端逐渐往B端调节，重复步骤(2)，读出并记录下12组左右不同的电压值和电流值 断开开关S，拆除电路 以I为纵轴、U为横轴画出直角坐标系，选取适当标度，在坐标系内依次描出12组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点,一、描绘小灯泡的伏安特性曲线实验 1. 实验原理 小灯泡伏安特性曲线(IU图线)并不是一条直线，灯丝电阻是非线性的. 描绘伏安特性曲线的方法研究灯泡在某一电压变化范围内阻值变化，了解它的导电特性.,9,3注意事项 (1)作IU图线，测出包括零在内电压、电流值，滑动变阻器采用分压式接法. (2) 因被测小灯泡电阻较小，实验电路必须
6、采用电流表的外接法 (3) 开关闭合，调节变阻器滑片位置，使灯泡电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值，读取一次电流值；调节滑片注意使电压表示数不要超过小灯泡额定电压. (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，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸，要用平滑曲线将各数据点连接起来 4误差分析 (1) 由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，电流表外接，由于电压表的分流，使电流的测量值大于真实值 (2) 测量时读数带来误差 (3) 在坐标纸上描点、作图带来误差,10,二、控制电路的比较与选择 1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比
7、较,11,实验十 测定电源的电动势和内阻,1. 实验原理 通过改变滑动变阻器的阻值，电压表和电流表测多种状态下的U、I值 根据EUIr，列方程求电动势E和内阻r. 多测几组U、I数据，分别求出每组测量数据对应的E、r值 求出平均值. 还可用图像确定电源的电动势和内阻 UEIr知，U与I的关系图像是一条直线,2实验步骤 确定电流表、电压表的量程，按下图所示电路把器材连接好 把变阻器的滑片移到一端使其接入电路的阻值最大 闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值 断开开关，整理好器材 数据处理，用原理中的方法计算或从UI图像中找出E
8、和r.,12,13,14,(2) 采用如图丙所示的接法 IA为电源电流真实值，理论上有E=U+UA+IAr， U-I图像上，电流值为真实值时，所测电压小于真实电压， 图线在I轴上截距偏小(如图丁中带箭头虚线段UA为差值)， 电流表示数越大，UA越大，电流表示数为零，UA =0，电压表示数为准确值，等于E. 图丁可以得到： 电流为零时，E为真实值； I短测r真， r测实际是r和RA的串联值. 这时， r测的值误差非常大.,15,实验十一 练习使用多用电表,16,2实验步骤 (1) 使用多用电表测电阻的步骤 机械调零 选挡 欧姆调零 测量读数 测另一电阻时重复. 实验完毕 将选择开关置于“OFF”
9、挡或 交流电压最高挡,(2) 测二极管的正、反向电阻 测正向电阻：选择开关置于欧姆挡的“10”挡，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向表盘右端“0”刻度处黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极，读出欧姆表指针指示的数值，乘倍率，记下正向阻值 测反向电阻：将选择开关置于欧姆挡的“1 k”挡，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向表盘右端“0”刻度处黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极，读出欧姆表指针指示的数值，乘倍率，记下反向阻值 实验完毕，表笔从插孔中拔出，将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.,17,3注意事项 (1) 使用多用电表时，若不知被测量电阻阻值的大小，要先从
10、最大倍率开始测量，然后根据测量的情况，选择合适的倍率原则是：测量电压和电流时，应尽量使指针超过1/2量程. (2) 测量时，不要用手碰表笔的金属触针，防止测高电压时发生触电事故，防止把人体电阻并联进去，使测得电阻值变小. (3) 测量电流时，应把多用电表串联在被测电路中 直流电，必须使电流从红表笔流进，从黑表笔流出 交流电，注意交流电的频率防止超出电表的额定频率范围. 4误差分析 (1) 电池用久后，电动势减小，内阻变大，电阻测量值偏大,18,实验十二 传感器的简单应用,2实验步骤 (1) 热敏特性实验 将一热敏电阻连入电路中，将多用电表的选择开关置于欧姆挡， 再将电表的两支表笔分别与热敏电阻
11、两端相连 将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中，在欧姆挡上选择适当的倍率，观察表盘所示热敏电阻的阻值； 再分几次向烧杯中倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的阻值，看看这个热敏电阻的阻值是如何随温度变化的,1. 实验原理 传感器是将它感受到的物理量转换成便于测量的量. 工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号.,19,(2) 光敏特性实验 将一光敏电阻连入电路中，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻两端相连在欧姆挡上选择适当的倍率，观察表盘所示光敏电阻的阻值；将手张开放在光敏电阻上方，挡住部分光线，观察表盘所示光敏电阻的阻
12、值；上下移动手掌，观察表盘所示光敏电阻的阻值，总结一下光敏电阻的阻值随光照发生怎样的变化,(3) 光电计数的基本原理 利用光敏电阻自动计数， A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器光敏电阻当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变高，这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化成相应的数字，实现自动计数的功能,20,3注意事项 (1) 做热敏特性实验，加开水后要等一会儿再测量其阻值，使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温 (2) 光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中要轻拿轻放，严格按操作要求进行 (3) 热敏电阻、烧杯、温度计易破损，实验时务必小心 (4) 温度自动报警器、光电计数器、小灯泡所需电压都很小(小于6 V)，切勿超电压使用. 4误差分析 本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数,21,实验十三 电表内阻的测量,1. 实验原理 RU/I，知道电压U和电流I即可求得电阻. 测电表的内阻与测纯电阻的阻值原理相同.,2.实验方案和步骤,22,
