文档介绍：电学实验原理
实验设计的基本思路
明确目的
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选择方案
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选定器材
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拟定步骤
数据处理
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误差分析
(一)电学实验中所用到的基本知识
在近年的电学实验中,电阻的测量(包括变形如电表内阻的测量)、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为:。由此可见,对于电路中电压U及电流I的测量是实验的关键所在,但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样,在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复****中应熟练掌握基本实验知识及方法,做到以不变应万变。
:正确地选择仪器和设计电路的问题,有一定的灵活性,解决时应掌握和遵循一些基本的原则,即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则,兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑,灵活运用。
⑴正确性:实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
⑵安全性:实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流,不能烧坏仪器。
⑶方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于进行数据处理。
⑷精确性:在实验方案、仪器、仪器量程的选择上,应使实验误差尽可能的小。
:
⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程,务必使指针有较大偏转(一般要大于满偏度的1/3),以减少测读误差。
⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器,注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值,对大阻值的变阻器,如果是滑动头稍有移动,使电流、电压有很大变化的,不宜采用。
⑶应根据实验的基本要求来选择仪器,对于这种情况,只有熟悉实验原理,才能作出恰当的选择。总之,最优选择的原则是:方法误差尽可能小;间接测定值尽可能有较多的有效数字位数,直接测定值的测量使误差尽可能小,且不超过仪表的量程;实现较大范围的灵敏调节;在大功率装置(电路)中尽可能节省能量;在小功率电路里,在不超过用电器额定值的前提下,适当提高电流、电压值,以提高测试的准确度。
(1)原理:部分电路的欧姆定律。
(2)电流表外接法,如图4所示。
误差分析:
V
A
R待
图4
产生误差的原因:电压表V分流。适用于测小阻值电阻,即Rx远小于Rv时。
R待
A
V
图5
](3)电流表内接法,如图5所示。
误差分析:
产生误差的原因:电流表A分压。
a
V
A
R待
b
图6
适用于测大阻值电阻,即Rx远大于RA时。
(4)内、外接法的选用原则
①计算临界电阻:
若Rx>R0,待测电阻为大电阻,用内接法
若Rx<R0,待测电阻为小电阻,用外接法
即大电阻,内接法;小电阻,外接法。大内小外。
方法二:在、均不知的情况下,可采用试触法。如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法。
a
b
c
2、滑动变阻器应用分析
滑动变阻器是电学实验中常用的仪器,.
图12-3
滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点:如图10-2所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a)电路称为限流接法,图(b)电路称为分压接法.
图10-2
负载RL上电压调节范围(忽略电源内阻)
负载RL上电流调节范围(忽略电源内阻)
相同条件下电路消耗的总功率
限流接法
E≤UL≤E
≤IL≤
EIL
分压接法
0≤UL≤E
0≤IL≤
E(IL+Iap)
比较
分压电路调节范围较大
分压电路调节范围较大
限流电路能耗较小
①(a)所示,,当R0<<RL时,在移动滑动触头的过程中,电流的变化范围很小,
总电流几乎不变,UL也几乎不变,无法读取数据;当R0>>RL时,滑动触头在从b向a滑动的过程中,先是电流表、电压表的示数变化不大,后来在很小的电阻变化范围内,电流表、电压表的读数变化很快,也不方便读数,只有当RL与R0差不多大小时,才能对电流、,限流法较为省电,电路连接也较为简单.
②(b)所示,待测电阻上电压调节范围为0~E,且R0相对于RL越小,R上的