1、专题14 电学实验一、欧姆表原理1.欧姆表内有电源,红表笔与内电源负极、黑表笔与内电源正极相连,电流方向为“红进黑出”。2.测电阻的原理是欧姆定律。当红、黑表笔短接时,调节电表内部的滑动变阻器R0(欧姆调零),使灵敏电流计满偏,Ig=ERg+R0+r,此时中值电阻R中=Rg+R0+r;当两表笔接入电阻Rx时,Rx与电流对应,但二者为非线性关系,故欧姆表刻度不均匀。3.使用注意:a.先选挡后调零;b.换挡后重新调零;c.待测电阻与电路、电源断开;d.尽量使指针指在表盘中间位置附近;e.读数后要乘以倍率得阻值;f.用完后,选择开关置于“OFF”挡或多用电表交流电压最高挡。二、电路设计1.测电阻的电
2、路结构:电源;控制电路(滑动变阻器、开关);测量电路。2.电表选择:安全性量程不能太小;准确性量程不能太大,读数一般要超过量程的13;若电表量程不合适,可用有准确内阻的电表进行改装。3.测量电路:若Rx2RVRA,说明待测电阻较大,使用电流表内接法,误差源于电流表分压,测量值大于真实值;若Rx2bk-R0-r(实际值),即用此法测得的RV偏大。点评在设计性实验或改编类实验中经常用到电表的替代和改装,常用到的替代或改装有:(1)内阻已知的电压表相当于小量程的电流表()。(2)内阻已知的电流表相当于小量程的电压表()。(3)灵敏电流计串大电阻改装成电压表()。(4)灵敏电流计并联小电阻改装成电流表
3、()。(5)电阻箱与电流表串联相当于电压表()。(6)电阻箱与电压表并联相当于电流表()。(7)内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源()。1.小明把家中的节能灯拿到学校实验室,要精确测量它在额定电压下的电阻,灯的铭牌上标注额定电压为3 V,正常工作时电阻约为500 。实验室提供的器材有:A.电流表(量程为3 mA,内阻RA=15 );B.定值电阻R1(阻值为1985 );C.滑动变阻器R(取值范围010 );D.电压表(量程为12 V,内阻RV=1 k);E.蓄电池E(电动势为12 V,内阻r很小);F.开关S一个;G.导线若干。(1)要精确测定节能灯正常工作时的电阻,应采用下面电路
4、图中的。(2)选择正确电路进行实验,若电压表的示数用U表示,电流表的示数用I表示。写出测量节能灯电阻的表达式为Rx=(用题目中给出的相应字母表示)。当电流表中的电流I=mA时,记下电压表的示数U并代入表达式,其计算结果即节能灯正常工作时的电阻。【答案】(1)C(2)IRV(R1+RA)U-IRV1.5【解析】(1)实验中将电压表当作电流表使用,电流表与定值电阻串联后当作电压表使用,根据两表的内阻、测量范围及节能灯的阻值关系可确定电路应采用外接方式,故选择C。(2)由电路的结构可知,Rx=I(R1+RA)URV-I=IRV(R1+RA)U-IRV。节能灯的额定电压为3 V,即节能灯正常工作时,有
5、I(R1+RA)=3 V,解得电流表中的电流I=1.5 mA。2.某同学用图甲所示电路测得发光二极管(LED,电路符号为)的伏安特性曲线如图乙所示,所用主要仪器的规格如下:干电池(电动势为1.5 V,内阻为0.5 )两节;滑动变阻器(最大阻值为5 )一个;电压表(量程为3 V,内阻为20 k)一个;电流表(量程为50 mA,内阻为1 )一个。(1)当二极管的工作电压为2.5 V时,应将单刀双掷开关S2置于处。(2)将该发光二极管与光敏电阻、两节干电池连接成图丙电路,可以实现光控小夜灯,已知光敏电阻阻值随光通量的变化规律如图丁所示,R0=84 。当光通量为0.45 lm时LED亮,此时电源的总功
6、率是W。(结果保留2位有效数字)【答案】(1)a(2)2.410-2(2.310-22.410-2)【解析】(1)由图乙可知,当电压为2.6 V时,通过二极管的电流约为24 mA,此时二极管的电阻约为108 RARV141 ,所以应采用电流表外接法,开关S2应置于a处。(2)由图丁知当光通量为0.45 lm时,光敏电阻阻值约为170 ,设流过发光二极管的电流为I,其两端电压为U,由闭合电路欧姆定律可知E=U+UR+I(R0+r),整理并代入数据可得I=385-3170U,在图乙中作出该函数的图象,其中I、U同时满足图中两条线所对应的关系,交点坐标即二极管实际工作电压和电流,读出数值U=1.6
7、V,I=8 mA,电源的功率P=EI=2.410-2 W。点评考点:电学实验(内外接)、图象法数据处理、电源的功率。1.(基本仪器的使用及读数)在“练习使用多用电表”的实验中。(1)选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时,表针指示如图甲所示,则所测电阻的阻值为;用此多用电表进行测量,当选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为mA;当选用量程为 10 V 的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为V。甲(2)如图乙所示,闭合开关后发现小灯泡不亮,欲用多用电表检查该电路某处是否发生“断路”,在保持电路完整的情况下,应使用多用电表的进行测量。(选填字母代号即可)A.电阻挡B.电流挡C.交流电压挡D.直流电压挡(3)检查多用电表的机械零点,将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将二极管的两个极分别记作a和b,红表笔接a端、黑表笔接b端时,表针几乎不转;红表笔接b端、黑表笔接a端时,表针偏转角很大。则为了测量该二极管的反向电阻,应将红表笔接二极管的(选填“a”或“b”)端。(4)图丙为某种多用电表电阻挡内部原理示意图,已知电流计内阻为Rg,电池内阻为r。某同学用其电阻挡测电阻时进行如下操作:先闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变
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