解密15 电学实验
核心考点
考纲要求
实验八:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验九:描绘小电珠的伏安特性曲线
实验十:测定电源的电动势和内阻
实验十一:练习使用多用电表
实验十二:传感器的简单使用
1.要求会正确使用的仪器主要有:游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等
2.要求认识误差问题在实验中的重要
考点1 测定金属的电阻率
(同时练习使用螺旋测微器)
1.基本实验要求
(1)实验原理
根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。
(2)实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
(3)实验步骤
①用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
②接好用伏安法测电阻的实验电路。
③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
④把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
⑤改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。
⑥将测得的Rx、l、d值,代入公式中,计算出金属丝的电阻率。
(4)电流表、电压表测电阻两种方法的比较
电流表内接法
电流表外接法
电路图
误差原因
电流表分压U测=Ux+UA
电压表分流I测=Ix+IV
电阻测量值
=Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
时,用电流表内接法。
③实验试探法:按图接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大变化,而电流表示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表示数有较大的变化,而电压表示数变化不大,则可采用电流表内接法。
(2)注意事项
①先测直径,再连电路:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。
②电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
③电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。
(3)误差分析
①若为内接法,电流表分压。
②若为外接法,电压表分流。
③长度和直径的测量。
3.仪器选择的基本思路
(1)优先考虑安全因素
各电表的实际读数不能超过其量程,电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)。实际处理过程中,需要估算回路中的最大电流(一般假设滑动变阻器采用限流式接法时进行估算)。如:用伏安法作出标有“6 V,0.6 W”字样的小灯泡的U–I图象,而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V。
(2)考虑读数误差因素
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的,以减小读数误差。
(3)仪器选择的一般步骤
A.首先选择唯一性的器材;
B.粗画电路图(暂不接电流表和电压表);
C.估算回路中电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度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。
4.电阻测量方法荟萃
(1)伏安法:
电路图
特点:大内小外(内接法测量值偏大,测大电阻应用内接法测量)
(2)安安法
若电流表内阻已知,则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。
①如图甲所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知的内阻R1,则可测得的内阻R2=。
②如图乙所示,当两电表的满偏电压UA2≫UA1时,串联一定值电阻R0后,同样可测得的电阻R2=。
(3)伏伏法
若电压表内阻已知,则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。
①如图甲所示,两电表的满偏电流接近时,若已知的内阻R1,则可测出的内阻R2=R1。
②如图乙所示,两电表的满偏电流IV1≪IV2时,并联一定值电阻R0后,同样可得的内阻R2=。
(4)比较法测电阻
如图所示,测得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2,可得Rx=。
如果考虑电表内阻的影响,则I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)。
(5)半偏法测电流表内阻
电路图如图所示
步骤:
①断开S2,闭合S1,调节R0,使表满偏为I0;
②保持R0不变,闭合S2,调节R,使表读数为;
③由上可得RA=R。
特别提醒:当R0≫RA时,测量误差小,此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻,且阻值的测量值偏小;电源电动势应选大些的,这样表满偏时R0才足够大,闭合S2时总电流变化才足够小,误差才小。
(2020·泉州第十六中学高二期中)如图(a)所示,P是一个表面镶有很薄的电热膜的长陶瓷管,其长度为l,直径为D,镀膜的厚度为d(d<
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