高中物理一輪復(fù)習(xí)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題課程通常包括以下重要內(nèi)容:
基本儀器的使用:
多用電表:
了解多用電表的功能,能夠測(cè)量電壓、電流、電阻等物理量。掌握歐姆檔的調(diào)零方法,明確不同倍率下的測(cè)量范圍和精度。
學(xué)會(huì)用多用電表測(cè)量電阻、判斷二極管的正負(fù)極等,理解多用電表測(cè)量電阻的原理,即閉合電路的歐姆定律。例如,在測(cè)量電阻時(shí),需要先將紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針指在歐姆零刻度處;測(cè)量二極管時(shí),根據(jù)歐姆表的示數(shù)變化來判斷二極管的正負(fù)極,當(dāng)正向連接時(shí)電阻較小,反向連接時(shí)電阻很大。
電流表和電壓表:
熟悉電流表和電壓表的量程、分度值,掌握正確的讀數(shù)方法。知道電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在電路中,并且要注意正負(fù)極的連接。
了解電流表和電壓表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,掌握電流表內(nèi)接法和外接法的適用條件。對(duì)于大電阻,采用電流表內(nèi)接法可以減小測(cè)量誤差;對(duì)于小電阻,采用電流表外接法更為準(zhǔn)確。
實(shí)驗(yàn)原理與方法:
伏安法測(cè)電阻:
理解伏安法測(cè)電阻的原理,即通過測(cè)量待測(cè)電阻兩端的電壓和通過的電流,根據(jù)歐姆定律 計(jì)算出電阻值。
掌握實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì),包括電流表的內(nèi)接和外接、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法。例如,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻時(shí),采用分壓接法可以使電壓調(diào)節(jié)范圍更大,測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確;當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時(shí),必須采用分壓接法。
半偏法測(cè)電阻:
限流式半偏法:閉合電路的歐姆定律是該方法的原理基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中,先讓電流達(dá)到滿偏,然后并聯(lián)一個(gè)電阻箱,使電流表半偏,此時(shí)電阻箱的阻值近似等于待測(cè)電流表的內(nèi)阻。但這種方法存在誤差,因?yàn)椴⒙?lián)電阻箱后總電阻變小,導(dǎo)致干路電流變大,所以測(cè)量值偏小。為減小誤差,滑動(dòng)變阻器要選大的,電源電動(dòng)勢(shì)也要盡量大一些。
分壓式半偏法:依據(jù)同樣是閉合電路的歐姆定律。讓電壓表先達(dá)到滿偏,再串聯(lián)一個(gè)電阻箱,使電壓表半偏,此時(shí)電阻箱的阻值近似等于待測(cè)電壓表的內(nèi)阻。該方法的誤差源于串聯(lián)電阻箱后總電阻變大,分壓變大,所以測(cè)量值偏大。為減小誤差,滑動(dòng)變阻器要選小的,電源電動(dòng)勢(shì)選擇與電壓表量程接近的即可。
測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻:
實(shí)驗(yàn)原理:通常采用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,根據(jù)閉合電路歐姆定律 ,通過改變外電路的電阻,測(cè)量多組電壓和電流值,然后利用圖像法或計(jì)算法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
數(shù)據(jù)處理:
圖像法:以電壓 為縱坐標(biāo),電流 為橫坐標(biāo),根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制 圖像。圖像與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì),圖像的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。
計(jì)算法:利用多組測(cè)量數(shù)據(jù),根據(jù)公式 ,通過聯(lián)立方程組求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,但這種方法誤差較大,一般較少使用。
描繪小燈泡的伏安特性曲線:
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庑襞莸姆蔡匦裕葱襞莸碾娏髋c電壓之間的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)繪制出小燈泡的伏安特性曲線,分析曲線的變化趨勢(shì)和特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)步驟:按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,改變小燈泡兩端的電壓,記錄多組電壓和電流值。注意,電壓的取值范圍要涵蓋小燈泡的正常工作電壓以及從低到高的不同電壓值。
結(jié)果分析:根據(jù)繪制的伏安特性曲線,分析小燈泡的電阻隨電壓的變化情況。一般來說,小燈泡的電阻會(huì)隨著電壓的升高而增大,這是因?yàn)闊艚z的溫度升高,導(dǎo)致電阻增大。
電流表和電壓表的改裝:
電流表的改裝:將小量程的電流表改裝成大量程的電流表,需要并聯(lián)一個(gè)分流電阻。根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn),分流電阻能夠分擔(dān)一部分電流,從而使電流表的量程擴(kuò)大。
電壓表的改裝:將小量程的電壓表改裝成大量程的電壓表,需要串聯(lián)一個(gè)分壓電阻。根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn),分壓電阻能夠分擔(dān)一部分電壓,從而使電壓表的量程擴(kuò)大。