电学实验设计.ppt

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1、电学实验设计姜堰二中钱宏春一、常见实验电路的组成：电流表外接法电流表内接法知识回顾①若，则选用电流表的内接法；②若，则选用电流表的外接法。①要求电表读数从零开始变化；②滑动变阻器的总阻值比Rx小太多③用限流接法时电路中出现的最小电流超过电流表的量程.选择分压式接法的几种情况：二、电学实验设计遵循的基本原则1.安全性原则2.精确性原则3.可操作性（方便性）原则1.电路设计例1小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线。实验可供选择的器材有：A．小灯泡（“2.5V,1.2W”）B．电流表(量程:0～0

2、.6A,内阻1Ω)C．电压表(量程:0～3V,内阻未知)D．滑动变阻器(0～5Ω,额定电流0.5A)E．滑动变阻器(0～10Ω,额定电流1A)F．滑动变阻器(0～1000Ω,额定电流2A)G．电源(E=3V,内阻不计)H．开关一个和导线若干（1）本题应选择的滑动变阻器是。VA（3）按照方框中正确的电路图，若电流表的示数为I，电压表的示数为U，则小灯泡两端的实际电压U灯是多少？U灯=U-IrA（2）要求小灯泡两端的电压从零开始变化，请你选择合理方案并画出你设计的电路图。VA？（思考：如果电流表的内阻未知，电压表的内阻已知，我们又应如何设计电路，说

3、说你的理由。）在用伏安法测电阻时，应注意：①若电流表内阻已知，电压表内阻未知，应选用内接法。可消除因电流表分压作用引起的系统误差。②若电压表内阻已知，电流表内阻未知，应选用外接法。可消除因电压表分流作用引起的系统误差。「小结」器材代号规格电流表A1量程为100mA，内阻r1待测(约5Ω)电流表A2量程为500μA，内阻r2＝1000Ω电压表V量程为3V，内阻r3＝10kΩ电阻R1阻值约20Ω，与电源串联，起保护作用滑动变阻器R2总阻值约50Ω电源E电动势为3V，内阻很小开关S导线若干AR11A2①测量电流表的内阻，按常规方法应用伏安法。因为待测

4、电流表本身可以测出通过自身内部的电流，只需将电压表并联在待测电流表两端即可。但本题中即使待测电流表满偏，其两端的电压也仅为0.5V，远小于题目提供的电压表的量程3V。估电压表读数将存在很大偶然误差。②将已知内阻的电流表当成电压表使用，实际也是伏安法的一种推广形式。是我们在电路设计中经常用到的一种方法。「小结」思考在上题中，如果没有给出电流表A2，但提供了以下3只已知阻值的电阻。若仍然需要高精度地测量电流表A1的内阻，你认为可以怎样设计实验方案，请谈谈你的设计思路，并画出实验电路图。A．定值电阻R1(阻值5Ω)；B．定值电阻R2(阻值25Ω)；C

5、．定值电阻R3(阻值1000Ω)；VA1R2r1=U/I–R2①本题通过给电流表串联一个阻值适当定值电阻R2解决了电流表和电压表量程不匹配的问题，这也是电学实验设计中一个常用的手法。②常见的解决量程不匹配问题的方法还有就是进行电表改装。「小结」例3现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图所示的电路进行实验，图中电压表量程大于电源电动势，且对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω。2.数据处理VR（1）你认为既能减小偶然误差，又直观、简便的处理数据的方法是。线性图像

6、法（2）该同学在实验中，通过改变电阻箱阻值，取得多组数据，如下表：U(V)2.93.35.06.77.51/U(V-1)0.340.300.200.150.13R(Ω)2025501001501/R（×10-2Ω-1）5.04．02．01．00.7请从表格中选取你所需要的数据，建立恰当坐标系，画出相应线性图像。并利用图像求出电源电动势和内阻。答案由闭合电路欧姆定律得整理得作出的图像，利用图像斜率和截距即可。1/U(V-1)1/R(×10-2Ω-1)0.200.3000.100.355.04.03.02.01.0我们在物理实验中常用的数据处理方法

7、就是画线性图像，利用图像斜率和截距的物理意义求解相关物理量。「小结」3.实验设计的基本思路谢谢！