高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

盧山

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，突出能力考查，題型變化多樣，對(duì)學(xué)生綜合水平有很高的選拔性，想掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)要從基礎(chǔ)入手，則必須掌握下面五個(gè)問(wèn)題.

一、電表的改裝

常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G改裝而成的.G的滿偏電壓和滿偏電流一般都較小，在測(cè)量較大電壓時(shí)需要串聯(lián)一個(gè)大電阻將其改裝為電壓表，測(cè)量較大的電流時(shí)需要并聯(lián)一個(gè)小電阻將其改裝為大量程的電流表.

二、電流表的接法——內(nèi)接法和外接法

1. 兩種接法的比較

2. 兩種接法的選擇

①計(jì)算法.在確定電流表的內(nèi)外接法時(shí)，若已知RA、RV以及RX的估計(jì)值時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算確定.不過(guò)此時(shí)需要將RX分別與RA、RV比較，看RX比RA大的倍數(shù)多還是RX比RV小的倍數(shù)多.大的多用內(nèi)接法，小的多就用外接法，簡(jiǎn)記作“大內(nèi)小外”.

②試觸法.若不知道RX的估計(jì)值，可以在內(nèi)接和外接之間“試觸”，通過(guò)兩表示數(shù)變化的情況確定，電流表變化明顯則電壓表內(nèi)阻分流大即電流表理想則采用內(nèi)接.電壓表變化明顯則電流表分壓大即電壓表理想則采用外接.

3.系統(tǒng)誤差來(lái)源及分析

內(nèi)接誤差來(lái)源電流表分壓，外接誤差來(lái)源電壓表分流.

內(nèi)接測(cè)量值偏大，外接測(cè)量值偏小.簡(jiǎn)記為“內(nèi)大外小”.

例1某同學(xué)測(cè)量一只未知阻值（大約為1000Ω）的電阻.

（1）若該同學(xué)用“伏安法”測(cè)量該電阻，所用器材如圖1所示，其中電壓表內(nèi)阻約為5kΩ，電流表內(nèi)阻約為5Ω，變阻器阻值為50Ω.圖中部分連線已經(jīng)連接好，為了盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電阻，請(qǐng)你完成其余的連線.（2）該同學(xué)按照“伏安法”測(cè)量電阻的要求連接好圖示電路后，測(cè)得的電阻值將（填“大于”、“小于”或“等于”）被測(cè)電阻的實(shí)際阻值.

答案：（1）圖“略” （2）大于

例2用伏安法測(cè)未知電阻RX時(shí)，若不知道RX的大概值，為選擇正確的接法以減小誤差，可將電路按圖2連接，只空出電壓表的一個(gè)接頭k.然后將k分別與a、b接觸一下，觀察兩電表示數(shù)的變化情況.那么：（1）若電流表示數(shù)有顯著變化，k應(yīng)接 ；（2）若電壓表示數(shù)有顯著變化，k應(yīng)接.

答案：（1）b （2）a

三、變阻器的接法——限流式和分壓式

1. 兩種接法的比較

2. 兩種接法中R的選擇

限流接法R滑約為RX的2～5倍；分壓接法R滑約為RX的1/2～1/5倍

四、電路和儀器的選取

1. 3個(gè)部分.6個(gè)元件、4種電路

伏安法測(cè)電阻的完整電路有三部分，供電部分，控制部分，測(cè)量部分.供電部分的電源、開(kāi)關(guān)，控制部分的滑動(dòng)變阻器，測(cè)量部分的電壓表和電流表，以及待測(cè)電阻等共6個(gè)元件.由于調(diào)控部分的變阻器有限流分壓兩種接法，測(cè)量部分的電流表也和真實(shí)值的U-I圖象如圖6可知，所測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，電源內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值.

四、演繹法

所謂演繹法，就是從一般性的前提出發(fā)，通過(guò)推導(dǎo)即“演繹”，得出具體陳述或個(gè)別結(jié)論的過(guò)程.

1.若采用圖1電路圖實(shí)驗(yàn)，設(shè)電壓表及電流表的測(cè)量值分別為U、I時(shí)，由閉合電路的歐姆定律得各項(xiàng)是測(cè)量值的方程為U=E測(cè)-Ir測(cè)（18）

考慮電壓表的分流，各項(xiàng)是真實(shí)性的方程有

U=E-（I+URV）r （19）

當(dāng)I=0時(shí)，由（18）（19）可解得E測(cè)=RVRr+rE

2.若采用圖2電路圖實(shí)驗(yàn)，考慮電流表的分壓，由閉合電路的歐姆定律得各項(xiàng)真實(shí)值的方程

U=E-I（RA+r） （20）

當(dāng)I=0時(shí)，由（18）（20）可解得E測(cè)=E，當(dāng)U=0時(shí)，由（18）（20）可解得r測(cè)=RA+r>r，電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值.有內(nèi)接外接兩種接法，這樣，二者組合會(huì)產(chǎn)生4種電路.

2. 選取原則

①準(zhǔn)確.電表指針的偏轉(zhuǎn)范圍應(yīng)大，這樣可以減小作圖誤差——要求變阻器選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式和規(guī)格以增大調(diào)節(jié)范圍；測(cè)量電路的電流表應(yīng)選擇合適的內(nèi)外接法，以減小系統(tǒng)誤差.

②方便.是指變阻器的調(diào)控是否容易操作.對(duì)限流式，考慮到操控的方便，考慮到調(diào)節(jié)范圍，其阻值不是越大越好R滑約為RX的2～5倍.對(duì)分壓式，調(diào)節(jié)范圍不受變阻器的影響，考慮到操控的方便，其阻值不是越小越好，R滑約為RX的1/2～1/5倍.

3. 選取方法

①估算.對(duì)小燈泡等元件，需要計(jì)算被測(cè)電阻的參數(shù)； 對(duì)唯一給定的設(shè)備，必需選；

②選電表和電源

a.先選電源，再選電壓表，電壓表和電源匹配：

b.再選電流表A和V配套：Um=Im·Rx，（順便可確定A的接法）；估算電壓值時(shí)電源電動(dòng)勢(shì)與電壓表量程應(yīng)該選擇小的值作為估算電壓值，進(jìn)哪一個(gè)值小用哪一個(gè)值.

c.選變阻器.綜合實(shí)驗(yàn)要求、減小誤差和便于操控等因素，大致分為兩種情形：

（1）先定電路后選器材：若有“從零開(kāi)始”的明確要求，或有調(diào)節(jié)范圍的間接限制，則先定電路——分壓式，后選器材；

（2）根據(jù)器材選擇電路：無(wú)明確要求或間接限制，則要根據(jù)器材選擇電路確定滑動(dòng)變阻器的大小

五、實(shí)物連線的方法

對(duì)變阻器限流式，要先串后并；對(duì)變阻器分壓式，先把變阻器（兩下）、電源、開(kāi)關(guān)三者連成供電電路，再?gòu)淖冏杵鳎ㄒ簧弦幌拢┤‰?，連接測(cè)量電路.

例題有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬線樣品，長(zhǎng)約為 60 cm，電阻大約為6Ω，現(xiàn)有如下器材

A.電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約為0.1 ）

B.電流表（量程3A，內(nèi)阻約為0.03Ω）

C.電壓表（量程3V，內(nèi)阻約為3 KΩ）

D.滑動(dòng)變阻器（1000 ，0.3A）E.滑動(dòng)變阻器（15 Ω，3A）

F.蓄電池（6V，內(nèi)阻很小）

G.開(kāi)關(guān)，帶夾子的導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)采用限流式接法，請(qǐng)將圖甲所示的實(shí)際測(cè)量電路補(bǔ)充完整.電路中的電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 .（只填代號(hào)字母）

答案（2）A；E；連線如圖乙所示