高中物理实验

电学实验(2)

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一. 教学内容:电学实验(2)

二. 半偏法测电阻:

1. 电路:

2. 测量值:

1) 2)

3. 真实值:

1)中:

经复杂计算可得:

即:测量值偏大

误差根源:

减小误差的方法:

减小 的阻值,但不能无限制减少,当 时,仅剩 与r分E,此时误差最小。

2)中:

经复杂计算得:

方法一:

即测量值偏小

误差根源: 的阻值

讨论:

即:测量值偏小

分析:要减少误差应增加

即:要减小误差需减少 使电流表改装成电压表,设电压表量程为U,则 ,分压电阻

2. 电流表扩大量程

(1)原理:利用并联电阻的分流作用。

(2)分流电阻的计算:将电流的量程扩大到I,要并联的电阻为

(二)校对方法:

1. 电路:

2. 计算:

对改装电表的影响:

(三)半偏法

1)中: 的影响

示数偏小,即 读数偏小。

②对 的影响

所并入电阻偏大,分流偏小, 示数偏大,即 读数偏大。

2)中: 的影响:

示数偏大,即 读数偏大。

②对 的影响:

所并入电阻偏小,分流偏大, 示数偏小,即 读数偏大。

【典型例题】

例1. 如果两个电流表的满偏电流均为 ,内阻 ,欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表,则:

(1)分别串联的电阻 有何关系,示数 有何关系?

解题方略:

(1)

改装成3V应串电阻

(2)将两只电压表串联后测电压,即如图所示连接,因流过表头的电流相同,故偏角 有关系, ,故电压表示数之比也为U1:U2=1:5。

评点:电流表改装成电压表的问题要注意串联电阻电压的分配关系,同时注意电压表的电压到量程时,表头内的电流就到满偏。

例2. (2001年全国高考题)下图中E为电源,其电动势为E, 为滑线变阻器, ;①闭合 ,断开 ,调节 ,使电流表读数等于其量程 ;②保持 不变,闭合 ,调节 ,然后读出

(1)按上图所示电路在下图所给出的实物图中画出连接导线。

(2)真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差,即 。试导出它与电源电动势E、电流表量程 及电流表内阻 约为30Ω,要想使测量结果的相对误差不大于5%,电源电动势最小应为多少伏?

解题方略:首先题中给出了实验电路图,让连接实物图,只要正确识别各元件的结构,找出两图中符号与实物元件间的对应关系,连接相应的导线即完成连接,第二要求相对误差,就要理解什么是相对误差,还需要弄清本实验产生误差的原因,闭合 ,断开 时,电流表读数 ;保持 不变,闭合 ,调节 ,即认为 并联后,闭合电路的总电阻减小了,总电流 中电流大于 ,所以 ,这就造成本实验的测量值 ,产生了实验误差,只要我们利用两个步骤的电路,用闭合电路欧姆定律,找出<1" style='width:42pt; > 的实际关系,问题就解决了。

答案:(1)连线如下图所示

(2)由闭合电路欧姆定律对步骤①有

对步骤②有

解得<5" style='width:84.75pt;height:32.25pt' >

(3)由(2)所得及题中要求,可知 因此,<7" > ,故电源电动势的最小值为6V。

例3. 如图所示,将一个改装的电流表接入电路和进行校准,发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些,如表头G的 是准确的,出现的误差可能是下述哪种原因引起的( )

比公式 计算出的 比公式 计算出的 支路分去的电流太少,即 ,有 ,在 与I准确时, 也相对准确,由上述分析 ,此时通过G的电流大,待测表的指针偏转就大,所以选项D正确。

答案:AD

【模拟试题】

1. 如图所示,一个电流表上装有四个接头A、B、C、D分别接到电流表G和两个分流电阻

2. 用标准安培表 对改装安培表 进行校准,如图所示电路,要求从10mA校准到50mA,已知电源电动势2V,内阻不计,则定值电阻 的额定功率 为__________W,滑动变阻器 阻值变化范围是_________Ω。

。另有一电池(电动势未知,但不超过电压表的量程,内阻可忽略),请用这只电压表和电池,再用一个电键和一些连接用的导线,设计测量某一高值电阻 的实验方法(已知 的值与

(2)简要写出测量步骤和需记录数据,导出高值电阻 的计算式。

4. 某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用器材:待测电压表 (量程200μA),电流表 (量程5mA),电流表 (量程0.6A),滑动变阻器R(最大阻值1kΩ),电源E(电动势4V),电键K。

(1)所提供的电流表中,应选用___________(填写字母代号)。

(2)为了尽量减小误差,要求测量多组数据,试在下图中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已画出)。

5. (2000年全国)从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表 ,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测出多组数据。

(1)在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。

(2)若选测量数据中的一组来计算 =_____________,式中各符号的意义是:__________________。

【试题答案】

1. 1A

2. 40 0.1 0~160

3. (1)如图

4. (1)

(2)如图

5. (1)如图

(2) 表示通过电流表 的电流, 表示通过电流表 的内阻。


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