① 对消法测定原电池电动势理论值怎么算
对消法测量电池电动势一.实验目的:1.学习电极电势测定的基本方法和原理。2.掌握电位差计、检流计、盐桥正确的使用方法。3.测定Cu—Zn电池的电动势。二.实验原理:1.原电池是化学能变为电能的装置,它由两个“半电池”组成,每个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液,电池的电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和,常用盐桥来降低液接电势。2.测量电池的电动势要在接近热力学可逆的条件下进行,即在无电流通过的情况下,不能用伏特计直接测量。可逆电池的电动势可用对消法测定(当加大电压时,G电流趋近于0;当G=0时,U=E)。3.所用的仪器为电位差计,原理如下图所示:测量时,先将换向开关转向位置1,根据标准电池的电动势调整电阻Rn的大小,然后调节电阻Rf,使检流计中的电流为零,这时存在如下关系:En=Rn*(UR/R)即: En/Rn=UR/R Ⅰ随后将开关合至2位置,调节个进位盘的触头,再次使G指向零点,则得到关系式:Ex=Rx×(UR/R) 即: Ex/Rx=UR/R ⅡⅠ和Ⅱ联立得:Ex=(En/ Rn)×Rx由于工作电路与被测回路之间并无电流通过,故只要测得En/Rn得值,即可在高灵敏度示零的情况下准确测出被测电池的电动势。三.实验仪器与试剂:1.仪器UJ-25型高电势直流电位差计、HSS-1B数字式超级恒温槽、Ac15/z直流复射式检流计、标准电池、干电池、铜电极、锌电极、饱和甘轮唤困汞电极、温度计、盐桥2.试剂0.1000mol/LCuSO4、0.1000mol/LZnSO4、饱和KCl溶液、Hg2Cl2溶液。
四.实验步骤:(一)准备工作1.打开恒温水浴,调节温度T=25℃。2.利用公式:En=1.01865-4.05×10-5(T-293)2-9.5×10-7(T-293)2+1×10-8 (T-293)3计算出实验室温度下的En,并调节标准电动势温度补偿旋钮。T=23.8。C En=1.01805V3.锌电极的制备:将锌电极用砂纸磨光,除链改掉锌电极上的氧化层,用蒸馏水冲洗,然后浸入饱和氯亚汞溶液中3-5秒,取出后再用蒸馏水淋洗,使锌电极表面上有一层均匀的汞齐(目的:防止电极表面副反应的发生,保证电极可逆)。4.铜电极的制备:将铜电极用砂纸打光,再用蒸馏水淋洗。5.电池组合:(-)Zn(s)|Zn2+(0.1000mol/L)||Cu2+(0.1000mol/L)|Cu(s)(+)(-)Zn(s)|Zn2+(0.1000mol/L)||饱和甘汞电极(+)(二)实验测量:A.电流调节1.检流计灵敏度旋钮指向短路,打开检流计的电源。调节检流计,使其光标指向零位置。2.将标准电池连入电路,把电位差计的旋钮调至N位置。3.将检流计的换向开关由“短路”调至“0.01”,调节腊念检流计,使其光标指向零位置。4.先按下“粗”钮,观察检流计光标的偏转方向,并记下检流计光标偏转方向。光标偏转方向:向右调节加大“粗”旋钮所指电阻值,若光标偏转不明显,可摁“细”键。待光标偏转方向变化(向左)时,“粗”旋钮退一格,加大“中”旋钮,依次类推。调节电位差计上的“粗”“中”“细”“微”四旋钮,待光标指向零位置或其左右两格时视为调好。5.调好后将检流计换向开关依次调到“0.1”、“1”、“直接”,分别重复以上操作。当检流计灵敏度旋钮指向“直接”,“细”键摁下,检流计光标指向零线或光标偏转小于2格时,表示回路电流调节完毕。6.所有操作完成后将检流计换向开关再次置于“短路”,将电位差计旋钮调至“断”处。
B. 实验测定1.Cu-Zn电池电极电势的测定:Ⅰ.将适量0.1000mol/kgCuSO4、0.1000mol/kgZnSO4溶液分别装于试管中,放入恒温水浴中插入盐桥及Cu和Zn电极。Ⅱ.将铜—锌电极连入X2的正负极,重复3以下操作,记录数据。2.Zn-甘汞电极电势的测定:将适量KCl的饱和溶液、0.1000mol/kgZnSO4溶液分别装于试管中,放入恒温水浴中插入盐桥及相应电极,按上述方法重复操作三次,并记录相关数据。测量结束,将检流计灵敏度旋钮指向“短路”,关闭电源。关闭恒温槽电源。五.实验数据处理1.实验室温度T=296.8K2.标准电池电动势:En=1.01805V3.电池电极电势:
次数 Cu-Zn电极电势(V) Zn-甘汞电极电势(V)
1 1.088856 0.996281
2 1.074353 0.971128
3 0.998431 0.960328
平均值 1.053880 0.975912
相对标准偏差 3.5% 1.4%
理论电动势 1.0998 1.0335
测量误差 -4.1% -5.5%
六.误差分析:1.在实验操作过程中,检流计光标很难指向零点,说明测量回路有电流通过,所以E(测)≠E(理)。2.由于检流计光标较难调节,每组测量时间较长,工作回路中电流会发生变化,从而影响测量结果。3.冲洗电极管后电极管中所留水分会对电解质溶液起稀释作用,会影响电池的实际电动势。七.实验注意事项:⑴连接线路时,切勿正、负极接反。⑵测试时必须先按电位计上“粗”按钮,待检流计示零后,再按“细”按钮,以免检流计偏转过猛而损坏.当偏转幅度较大时,摁“短路”键,可使光标偏转幅度减小,以免损毁仪器。(3)按按钮时间要短,不超过ls,以防止过多电量通过标准电池和待测电池,造成严重极化现象,破坏电池的电化学可逆状态。(4)整个调节测量时间要快,以免电解质电解时间过长,溶液变稀,以致测不准。而且,室温的上升对实验结果也有影响。
八.实验总结:通过本次实验,我了解并掌握了电极电势测定的基本方法和原理;学会了电位差计、检流计的使用方法。这次实验我了解了团体合作的重要。对消法测量电动势一.实验目的:1. 通过电池和电极电势的测定,加深对可逆电池的理解。2.掌握电位差计、检流计、盐桥正确的使用方法。3.掌握Cu—Zn和Zn-甘汞电池电极电势的测定。二.实验原理:1电池的电动势测量的条件:电池的电动势不能直接用伏特计来测量。因为当把伏特计与电池接通后,必须有适量的电流通过才能使伏特计显示,这样电池中就发生化学反应,溶液的浓度不断改变。因而电动势也不断变化,这时电池已不是可逆电池。另外,电池本身有电阻,用伏特计所量出的只是两电极间的电势差而不是可逆电池的电势。所以测量可逆电池的电动势必须在几乎没有电流通过的情况下进行。2.用对消法可达到测量原电池电动势的目的,如图所示:【Ew、En、Ex 分别为工作电池,标准电池(惠撕登电极),待测电池。Rf为可调电阻,用于调节工作电池分配在高精度电阻上的电压 】工作原理为:测量时,先将换向开关与En连接,根据标准电池的电动势调整电阻Rn的大小,然后调节电阻Rf,使检流计中的电流为零,这时存在如下关系:En=Rn×(UR/R)即 En/Rn=UR/R (1)随后将换向开关与Ex连接,调节个进位盘的触头,再次使G指向零点,则得到关系式:Ex=Rx×(UR/R)即 Ex/Rx=UR/R (2)(1)和(2)联立得:Ex=(En/ Rn)×Rx由于工作电路与被测回路之间并无电流通过,故只要测得En/Rn得值,即可在高灵敏度示零的情况下准确测出被测电池的电动势。
该图为Cu-Zn电池三.实验仪器与试剂:UJ25型高电势直流电位差计、标准电池、Ac15/z直流复射式检流计、干电池、温度计、铜电极、锌电极、饱和甘汞电极、砂纸、HSS-1B数字式超级恒温槽、盐桥、0.1000mol/LCuSO4、0.1000mol/LZnSO4、饱和KCl溶液、Hg2Cl2溶液。四.实验步骤:1. 、打开超级恒温槽电源开关(三个按钮均向下)及冷却水,调节温度为25`C(达到温度后将加热按钮搬向上)。2.由公式En= 1.01865-4.05×10-5(T-293)2-9.5×10-7(T-293)2 +1×10-8 (T-293)3实验室的温度为291K即18摄氏度,把T=291 K代入En的公式中 , 计算出实验室温度下的En=1.01859 V,并在电位差计上设定好;3.调节工作回路电流:(1)在打开检流计的电源且检流计灵敏度旋钮指向短路情况下,调节检流计,使其光标指向零位置。(2)将标准电池(即电位差计开关为N)连入电路。(3)将检流计的换向开关由“短路”调至“0.01”,调节检流计,使其光标指向零位置。(4)先按下“粗”钮,观察检流计光标的偏转方向, 如光标偏转方向向右,应调节加大“粗”旋钮所指电阻值,若光标偏转不明显,可摁“细”键。待光标偏转方向变化(向左)时,“粗”旋钮退一格,加大“中”旋钮,依次类推。调节电位差计上的“粗”“中”“细”“微”四旋钮,待光标指向零位置或其左右两格时视为调好。(5)调好后将检流计换向开关调高一档,,分别重复6处的操作直到调至“直接”时结束。当检流计灵敏度旋钮指向“直接”,“细”键摁下,检流计光标指向零线或光标偏转小于2格时,结束回路电流调节。
(6)结束后将检流计换向开关再次置于“短路”,将电位差计旋钮调至“断”处。4.电极准备:(1)锌电极的制备:将锌电极用砂纸磨光,除掉锌电极上的氧化层,用蒸馏水冲洗,然后浸入饱和氯亚汞溶液中3-5秒,取出后再用蒸馏水淋洗,使锌电极表面上有一层均匀的汞齐(防止电极表面副反应的发生,保证电极可逆)。(2)铜电极的制备:将铜电极用砂纸打光,再用蒸馏水淋洗。(3)配制KCl的饱和溶液备用5.电池组合:6.Zn-甘汞电极电势的测定:(1).将适量KCl的饱和溶液、0.1000mol/kgZnSO4溶液分别装于试管中,放入恒温水浴中插入盐桥及相应电极(即锌插入ZnSO4溶液中,饱和甘汞电极插入KCl的饱和溶液中)。(2).将饱和甘汞电极—锌电极连入X1的正负极(即锌为负极,饱和甘汞电极为正极),将电位差计旋钮调至X1,重复步骤3的操作,不同的是调节的电阻变为Rx,重复操作三次,并记录相关数据。E1=0.9410V E2=0.9440V E3=0.9451VE(平均)=0.9434V7.Cu-Zn电池电极电势的测定:(1).将适量0.1000mol/kgCuSO4、0.1000mol/kgZnSO4溶液分别装于试管中,放入恒温水浴中插入盐桥及相应电极(即铜插在CuSO4溶液中,锌插在ZnSO4溶液中)(2).将铜—锌电极连入X2的正负极(即锌为负极,铜为正极),重复操作3,不同的是调节的电阻变为Rx,记录数据。记录此时电动势。E1=1.0001 E2=0.9935V E3=0.9815VE=0.9917V8.测量结束,将检流计灵敏度旋钮指向“短路”,关闭电源。关闭恒温槽电源。
五.实验数据处理1.实验室温度T=291K2.标准电池电动势:En=1.01859V3.锌—饱和甘汞电池电动势:饱和甘汞电极的电极电势:
E1 E2 E3 (平均)
0.9410V 0.9440V 0.9451V 0.9434
E(理论)=1.006430Dr=( E(理论)- E(平均))/ E(理论)*100﹪=(1.006430-0.9434)/1.006430*100%=6.2%4.铜—锌电池电动势:
E1 E2 E3 E(平均)
1.0001V 0.9935V 0.9815V 0.9917V
E(理论)=E(标准)-(RT/2F)*ln(a(ZnSO4)/a(CuSO4))=1.103232VDr=( E(理论)- E(平均))/ E(理论)*100﹪=(1.103232- 0.9917)/1.103232*100%=10%六.实验注意事项:⑴.连接线路时,切勿正、负极接反。⑵.测试时必须先按电位计上“粗”按钮,待检流计示零后,再按“细”按钮,以免检流计偏转过猛而损坏.当偏转幅度较大时,摁“短路”键,可使光标偏转幅度减小,以免损毁仪器。(3)在使用“粗”“细”两个按键开关时,不要长时间按下不放,以免电池发生极化影响测量结果破坏电池的电化学可逆状。(4).整个调节测量时间要快,以免受电解质电解和室温的变化对实验结果的影(5)在不使用检流计时应将灵敏度旋钮指向“短路” 七.误差分析1.温度的变化对电势的测量也有一定的影响。2.因检流计光标较难指向零点,每组测量时间较长,工作回路中电流会发生变化,从而影响测量结果。3.电解质溶液的电解引起溶液浓度的变化会影响电池的实际电动势。九。实验总结通过本次实验,使我了解到测量电路中有电流通过对测量电池电势的影响,加深对可逆电池的理解。原电池电动势的测定一.实验目的:
1.掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法.2.学会某些电极的制备和处理方法。3.通过电池和电极电势的测定,加深理解可逆电池的电动势可逆电极电势的概念。二.实验原理:1.原电池是化学能变为电能的装置,它由两个“半电池”组成,每个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。电池的电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。常用盐桥来降低液接电势。2.测量电池的电动势要在接近热力学可逆条件下进行,即在无电池通过的情况下,不能用仪特计直接测量。因此方法在测量过程中有电流通过伏特计,处于非平衡态。用对消法可达到测量原电池电动势的目的,如图所示:【Ew、Es、Ex 分别为工作电池,标准电池(惠撕登电极),待测电池。 】工作原理为:当 Ks接通时,调节Rf及滑动头至S,使检流计中无电流通过。此时有Es=UCA 工作回路电流I=USA /RSA=Es/RSA ; 当Ks断开,Kx接通,调节滑头至X,使检流计中无电流通过,此时有Ex=UHA,工作回路电流I=UXA/RXA=Ex/RXA 因此,Es/RSA =Ex/ RXA ,即 Ex= RXA·(Es/RSA )。但由于Es随温度而变,所以在测量过程中要调节RSA来调节(Es/RSA )的恒定(即通过标准电池温度补偿按钮调节)。三.实验仪器及试剂:UJ-25型高电势电位差计1台,HSS-1B数字式超级恒温热浴槽,标准电池(惠斯登电池)2节,直流检流计1台,钾电池2节,铜锌电极,甘汞电极,盐桥,温度计,饱和氯化亚汞溶液,饱和氯化钾溶液,ZnSO4(0.1000mol/L),CuSO4(0.1000mol/L) 。四.实验操作:
1.半电池的制备:(1)锌电极的制备:将锌电极用砂纸磨光,除掉锌电极上的氧化层,用蒸馏水冲洗,然后浸入饱和氯亚汞溶液中3-5秒,取出后再用蒸馏水淋洗,使锌电极表面上有一层均匀的汞齐(防止电极表面副反应的发生,保证电极可逆)。将处理好的锌电极直接插入盛有0.1000mol/L硫酸锌溶液的电极管中。(2)铜电极的制备:将铜电极用砂纸打光,再用蒸馏水淋洗,插入盛有0.1000mol/L硫酸铜溶液的电极管中。2.电池组合:3.连接电路:首先将电位差计的转换开关置于“断”位置,按钮(粗、细、断)全部松开,然后将标准电池、工作电池、待测电池及检流计分别用导线连接在“标准”、“工作”、“未知1”或“未知2”及“电计”接线柱上,注意正负极(检流计无极性要求)。恒温浴槽预设为25.0 oC,开始加热,并将电极插入孔中。4.检流计调零:将检流计的转换开关从“短路”调至“X”档,电压选择开关置于220V,用调零旋钮调节检流计的机械零点,即光标调零。5.标准电池温度补偿:读取标准电池上所附温度计的温度值t=20.2oC,根据Et= E20oC-4.06*10-5(t-20)-9.5*10-7(t-20)2,E20oC=1.01845V,求出标准电池的电动势Et=1.01845V。调节标准电池温度补偿旋钮至该电动势。6.标定电位差计:将电位差计的转换开关转到N,Rf调节旋钮(粗中细微)均调到最小,分别按下电位差计“粗”“细”按钮,记录最初光标偏移方向;再分别按下电位差计“粗”“细”按钮,并按由粗到微顺序调节可变电阻旋钮,使检流计光标指零(在零点左右两小格内偏移即认为光标已指零)。
7.测量未知电动势:将电位差计的转换开关转到”X1”(或“X2”) 位置,将6个电动势的测量按钮调到最小,同6步骤,观察光标的初始偏移方向。然后分别按下电位差计的 “粗”、”细”按钮,并按由大到小的顺序调节前4个电动势的测量按钮,使检流计光标至零(指零标准同步骤6)。从4个旋钮下的小孔内读取待测电动势的数值。由于工作电池电动势会发生变化,在测量第二组电池电动势前,观察电位差计是否处于已标定位置,若否,则要求重新标定。8.掉所有电源开关,将检流计量程旋钮调到“短路”处。撤除所有接线,清洗电极、电极管。五.。数据处理:T=298.15K: E(甘)=0.2412-6.61*10- 4(t-25)-1.75*10-6(t-25)2-9.16*10-10(t-25)3
(T=298.15K) 实测电动势(V) 电动势理论值(V) 相对偏差
Cu-Zn电极 1.0768 1.0998 -2.090%
甘汞-Zn电极 1.0090 1.0335 -2.370%
六.误差分析:1.在实验操作过程中,检流计光标很难指向零点,说明测量回路有电流通过,所以E(测)≠E(理)。2.测量所的两组数据为同向偏差。由于Ex= RXA·(Es/RSA ),说明实际的Es/RSA出现偏差,当标准电池所附温度计测温不够准确或读数操作不正确都会造成这种同向偏差。3.由于检流计光标较难调节,每组测量时间较长,工作回路中电流会发生变化,从而影响测量结果。
4.冲洗电极管后电极管中所留水分会对电解质溶液起稀释作用,会影响电池的实际电动势。七.注意事项:1.在使用“粗”“细”两个按键开关时,要断断续续操作,不要长时间按下不放,以免电池发生极化影响测量结果。2.测量电动势时要正确短路。本实验电池的外导线都为铜导线。3.测量原电池电动势时,注意随时进行工作电流“标准化”的校正
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对消法测量电池电动势
对消法测量电池电动势
一.实验目的:
1.学习电极电势测定的基本方法和原理。
2.掌握电位差计、检流计、盐桥正确的使用方法。
3.测定Cu—Zn电池的电动势。
二.实验原理:
1.原电池是化学能变为电能的装置,它由两个“半电池”组成,每个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液,电池的电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和,常用盐桥来降低液接电势。
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2.测量电池的电动势要在接近热力学可逆的条件下进行,即在无电流通过的情况下,不能用伏特计直接测量。可逆电池的电动势可用对消法测定(当加大电压时,G电流趋近于0;当G=0时,U=E)。
3.所用的仪器为电位差计,原理如下图所示:
测量时,先将换向开关转向位置1,根据标准电池的电动势调整电阻Rn的大小,然后调节电阻Rf,使检流计中的电流为零,这时存在如下关系:
En=Rn*(UR/R)即: En/Rn=UR/R Ⅰ
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随后将开关合至2位置,调节个进位盘的触头,再次使G指向零点,则得到关系式:
Ex=Rx×(UR/R) 即: Ex/Rx=UR/R Ⅱ
Ⅰ和Ⅱ联立得:
Ex=(En/ Rn)×Rx
由于工作电路与被测回路之间并无电流通过,故只要测得En/Rn得值,即可在高灵敏度示零的情况下准确测出被测电池的电动势。
三.实验仪器与试剂:
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1.仪器
UJ-25型高电势直流电位差计、HSS-1B数字式超级恒温槽、Ac15/z直流复射式检流计、标准电池、干电池、铜电极、锌电极、饱和甘汞电极、温度计、盐桥
2.试剂
0.1000mol/LCuSO4、0.1000mol/LZnSO4、饱和KCl溶液、Hg2Cl2溶液。
四.实验步骤:
(一)准备工作
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1.打开恒温水浴,调节温度T=25℃。
2.利用公式:
En=1.01865-4.05×10-5(T-293)2-9.5×10-7(T-293)2+1×10-8 (T-293)3
计算出实验室温度下的En,并调节标准电动势温度补偿旋钮。
T=23.8。C En=1.01805V
3.锌电极的制备:
将锌电极用砂纸磨光,除掉锌电极上的氧化层,用蒸馏水冲洗,然后浸入饱和氯亚汞溶液中3-5秒,取出后再用蒸馏水淋洗,使锌电极表面上有一层均匀的汞齐(目的:防止电极表面副反应的发生,保证电极可逆)。
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4.铜电极的制备:
将铜电极用砂纸打光,再用蒸馏水淋洗。
5.电池组合:
(-)Zn(s)|Zn2+(0.1000mol/L)||Cu2+(0.1000mol/L)|Cu(s)(+)
(-)Zn(s)|Zn2+(0.1000mol/L)||饱和甘汞电极(+)
② 全国中等职业技术学校电工类专业通用教材电工基础习题册答案(上册)
第一章 电路基础知识
§1—1 电流和电压
一、填空题
1.电流流通的路径称为电路,通常电路是由电源、导线、负载和开关组成。
2.习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向,因此,电流的方向实际上与电子移动的方向相反。
3.金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向相反。
4.电流分直流和交流两大类,凡电流的大小和方向都随时间的变化而变化的电流称为交流电流,简称交流;凡大小和方向恒定不变的电流称为直流电流,简称直流。
5.若3 min通过导体横截面的电荷量是1.8 C,则导体中的电流是0.01A。
6.测量电流时,应将电流表串联接在电路中,使被测电流从电流表的正(+)接线柱流进,从负(-)接线柱流出;每个电流表都有一定的测量范围,称为电流表的量程。
7.电压是衡量电场力做功能力的物理量;电动势表示电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力。
8.电路中某点与参考点的电压即为该点的电位,若电路中a、b两点的电位分别为Ua、Ub,则a、b两点间的电压Uab=Ua-Ub;U ba= Ub- Ua。
9.参考点的电樱渣位为0,高于参考点的电位取正值,低于参考点的电位取负值。
10.电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。
11.测量电压时,应将电压表和被测电路并联,使电压表接线柱的正负和被测两点的电位一致。
12.如图1—1所示,电压表的a应接电阻的C端,b应接电阻的d端。电流表的a应接电阻的c端。
二、判断题
1.导体中的电流由电子流形成,故电子流动的方向就是电流的方向。 (×)
2.电源电动势的大小由电源本身性质所决定,与外电路无关。 (√)
3.电压和电位都随参考点的变化而变化。 (×)
4.我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。 (√)
三、问答题
1.电路主要由哪些部分组成?它们的主要功能是什么?
答:电路主要由电源、负载、导线和开关组成。电源是提供电能让颂高的装置;负载是实现电路功能的装置。导线是在电路中起连接作用。开关是控制装置。
2.简述电压、电位、电动势的区别。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因是否一样?
答:电压反映的是电场力在两点之间做功的多少,与参考点的位置无关。电位反映的是某点与参考点的电压,与参考点的位置有关。电动势反映的是其他形式的能转换为电能的能力。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因不一样。
3.什么是电流?电路中存在持续电流的条件是什么?
答:电流是电荷定向移动形成的。电路中存在持续电流的条件是:电源电动势不为〇,且电路闭合。坦尺
4.用电流表测量电流时,有哪些注意事项?
答:(1)对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。
(2)电流表必须串接到被测量的电路中。
(3)电流必须从电流表的正端流入负端流出。
(4)选择合适的量程。
四、计算题
1.在5 min内,通过导体横截面的电荷量为3.6 C,则电流是多少安?合多少毫安?
解: I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012(A)=12mA
答:电流是0.012安,合12毫安。
2.在图1--2中,当选c点为参考点时,已知:Ua=-6 V,Ub=-3 V,Ud=-2 V,Ue=-4 V。求Uab、Ucd各是多少?若选d点为参考点,则各点电位各是多少?
解:∵选c点为参考点时Uc=0V
Uab= Ua- Ub=(-6)-(-3)=-3V
Ucd= Uc – Ud =0-(-2)=2V
Ubd= Ub – Ud =(-3)-(-2)=-1V
Ued= Ue – Ud =(-4)-(-2)=-2V
选d点为参考点 Ud=0 运用电压不随参考点变化的特点
∵Ucd= Uc – Ud = Uc –0=2V ∴Uc=2V
∵Ubd= Ub – Ud = Ub –0=-1V ∴Ub=-1V
∵Ued= Ue – Ud = Ue –0=-2V ∴Ue=-2V
∵Uab= Ua – Ub = Ua –(-1)=-3V ∴Ua=-4V
答: Uab=-3V,Ucd=2V当选d点为参考点时Ua=-4V,Ub=-1V,Uc=2V,Ud=0,Ue=-2V。
§1—2 电 阻
一、填空题
1.根据导电能力的强弱,物质一般可分为导体、半导体和绝缘体。
2.导体对电流的阻碍作用称为电阻。
3.均匀导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,与材料性质有关,而且还与环境温度有关。
4.电阻率的大小反映了物质的导电能力,电阻率小说明物质导电能力强,电阻率大说明物质导电能力弱。
5.电阻率的倒数称为电导,它表示电流通过的难易程度,其数值越大,表示电流越容易通过。
6.一般来说,金属的电阻率随温度的升高而增大,硅等纯净半导体和绝缘体的电阻率则随温度的升高而减小。
二、选择题
1.一根导体的电阻为R,若将其从中间对折合并成一根新导线,其阻值为( C )。
A.R/2 B.R
C.R/4 D.R/8
2.甲乙两导体由同种材料做成,长度之比为3:5,直径之比为2:1,则它们的电阻之比为( B )。
A .12:5 B.3:20
C.7:6 D.20:3
3.制造标准电阻器的材料一定是( D )。
A.高电阻率材料 B.低电阻率材料
C.高温度系数材料 D.低温度系数材料
4.导体的电阻是导体本身的一种性质,以下说法错误的是(C)。
A.和导体截面积有关 B.和导体长度有关
C.和环境温度无关 D.和材料性质有关
5.用万用表测量电阻的刻度,下列说法正确的是(C)。
A.刻度是线性的 B.指针偏转到最右端时,电阻为无穷大
C.指针偏转到最左端时,电阻为无穷大 D指针偏转到中间时,电阻为无穷大
6.关于万用表的使用方法,下列说法错误的是( A )。
A.在测量过程中,应根据测量量的大小拨动转换开关,为了便于观察,不应分断电源
B.测量结束后,转换开关应拨到交流最大电压挡或空挡
C.测量电阻时,每换一次量程都应调一次零
三、问答题
1.根据物质导电能力的强弱,可分为哪几类?它们各有什么特点?
答:根据物质导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三类。它们的特点是导体电阻率小,容易导电。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。绝缘体的电阻率大,不容易导电。
2.在温度一定的情况下,导体电阻的大小由哪些因素决定?写出导体电阻大小的表达式。
答:在温度一定的情况下,导体电阻的大小由导体的材料、长度和横截面积决定,其表达式为:R=ρ
3.用万用表测电阻时,应注意哪几点?
答:(1)准备测量电路中的电阻时应先切断电源,且不可带电测量。
(2)首先估计被测电阻的大小,选择适当的倍率挡,然后调零,即将两表笔相触,旋动调零电位器,使指针指在零位。
(3)测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分,以免接入人体电阻,引起测量误差。
(4)测量电路中某一电阻时,应将电阻的一端断开。
四、计算题
一根铜导线长l=2 000 m,截面积S=2 mm2,导线的电阻是多少?(铜的电阻率ρ=1.75×108 Ω·m)若将它截成等长的两段,每段的电阻是多少?若将它拉长为原来的2倍,电阻又将是多少?
解:∵R=ρ ∴R=1.75×10-8× =17.5Ω
若将它截成等长的两段,每段的电阻是R、==8.75Ω
若将它拉长为原来的2倍,电阻R``=17.5×4=70Ω
答:导线的电阻是17.5Ω,若将它截成等长的两段,每段的电阻是8.75Ω,若将它拉长为原来的2倍,电阻又将是70Ω。
§1--3欧姆定律
一、填空
1.导体中的电流与这段导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
2.闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻成反比。
3.全电路欧姆定律又可表述为:电源电动势等于内电压与外电压之和。
4.电源端电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性。
5.电路通常有通路、开路(断路)和短路三种状态。
6.两个电阻的伏安特性如图1-3所示,则Ra比Rb大(大小),Ra=10Ω,Rb=5Ω。
7.如图1-4所示,在U=0.5 V处,R1=R2(>、=、<),其中R1是非线性电阻,R2是线性电阻。
8.已知电炉丝的电阻是44 Q,通过的电流是5 A,则电炉所加的电压是220V。
9.电源电动势E=4.5 V,内阻r=0.5Ω,负载电阻R=4Ω,则电路中的电流I=1A,端电压U=4V。
10.一个电池和一个电阻组成了最简单的闭合回路。当负载电阻的阻值增加到原来的3倍时,电流变为原来的一半,则原来内、外电阻的阻值比为1:1。
11.通常把通过小电流的负载称为小负载,把通过大电流的负载称为大负载。
二、判断题
1.导体的长度和截面都增大1倍,则其电阻值也增大1倍。 ( × )
2.电阻两端电压为10 V时,电阻值为10Ω;当电压升至20 V,电阻值将变为20Ω。 ( × )
3.导体的电阻永远不变。 ( × )
4.当电源的内阻为零时,电源电动势的大小就等于电源端电压。 ( √ )
5.当电路开路时,电源电动势的大小为零。 ( × )
6.在通路状态下,负载电阻变大,端电压就变大。 ( √ )
7.在短路状态下,端电压等于零。 ( √ )
8.在电源电压一定的情况下,电阻大的负载是大负载。( × )
9.负载电阻越大,在电路中所获得的功率就越大。 ( × )
三、选择题
1.用电压表测得电路端电压为零,这说明( B )。
A.外电路断路 B.外电路短路
C.外电路上电流比较小 D.电源内电阻为零
2.电源电动势是2 V,内电阻是0.1Ω,当外电路断路时,电路中的电流和端电压分别是( A )。
A.O、2 V B.20 A、2 V
C.20 A、O D.0、0
3.上题中当外电路短路时,电路中的电流和端电压分别是( B )。
A.20 A、2 V B.20 A、O
C.0、2 V D.0、0
四、计算题
1.有一灯泡接在220 V的直流电源上,此时电灯的电阻为484Ω,求通过灯泡的电流。
解:I===0.45(A)
答:通过灯泡的电流为0.45A。
2.某太阳能电池板不接负载时的电压是600μV,短路电流是30μA,求这块电池板的内阻。
解:短路电流I===30×10-6 r==20Ω
答:这块电池板的内阻为20Ω。
3.已知某电池的电动势为1.65 V,在电池的两端接有一个阻值为5Ω的电阻,测得电路中的电流为300 mA,求电池的端电压和内阻。
解:由I=得r= ==0.5Ω
U=IR=300×10-3×5=1.5V
答:电池的端电压为1.5V,内阻为0.5Ω。
4.如图1—5所示,已知E=10 V,r=0.1Ω,R=9·9Ω。试求开关S在不同位置时电流表和电压表的读数。
解:开关S在1位置时电路处于通路状态,电流表和电压表的读数为:
I===1(A)
UR=I*R=1×9.9=9.9(V)
开关S在2位置时电路处于开路状态电流表和电压表的读数
I==0(A)
UR=E =10(V)
开关S在3位置时电路处于短路状态电流表和电压表的读数
I===100(A)
UR=0(V)
答:开关S在不同位置时电流表和电压表的读数:1位置U=9.9V,I=1A;2位置U=10V,I=0A;3位置U=0V,I=100A。
5.某电源的外特性曲线如图1—6所示,求此电源的电动势E及内阻r。
解:由I=得E=IR+Ir=U+Ir 有图可得方程组:
E=11+2r
E=10+4r
解得:E=12V,r=0.5Ω
答:此电源的电动势E=12V及内阻r=0.5Ω。
五、实验题
图1—7所示为一个用电流表和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的实验电路,图中R是电阻箱电阻。(1)简要说明实验步骤,写出电动势E和内电阻r的计算公式。(2)某同学在实验时记录了以下数据:第一次,R1=9.4Ω,I1=0.2 A;第二次,R2=4.4Ω,I2=0.4 A。根据这些数据,计算电动势和内电阻的测量值。(3)考虑一下,还可以设计出哪几种测量电动势和内电阻的方法?画出实验电路图。
解:(1)实验步骤
按图连接好电路,将电阻箱电阻调节到一个特定值,接通开关s,从电流表读出电流值后断开开关。
将电阻箱电阻调节到另一个特定值,接通开关s,从电流表读出电流值后断开开关。
根据测量数据计算:由I=得I1= I2=解得r= E=I1r+I1R1
(2) 根据实验数据计算:
r===0.6Ω
E=I1r+I1R1=0.2×0.6+0.2×9.4=2V
(3)测量电动势和内电阻的实验电路图如1-7-1
S断开时从电压表读出的电压值就是电动势E,s闭合后测出电流,根据电阻R的值,由I=算出内阻r
§1—4 电功和电功率
一、填空题
1.电流所做的功,简称电功,用字母W表示,单位是焦耳(J);电流在单位时间内所做的功,称为电功率,用字母P表示,单位是瓦特(W)。
2.电能的另一个单位是度,它和焦耳的换算关系为1度=3.6×106J。
3.电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应,所产生的热量用字母Q表示,单位是焦耳(J)。
4.电流通过一段导体所产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与时间成正比。
5.电气设备在额定功率下的工作状态,叫做额定工作状态,也叫满载;低于额定功率的额定状态叫轻载;高于额定功率的工作状态叫过载或超载,一般不允许出现过载。
6.在4 s内供给6Ω电阻的能量为2 400 J,则该电阻两端的电压为60V。
7.若灯泡电阻为24Ω,通过灯泡的电流为100 mA,则灯泡在2 h内所做的功是1728J,合4.8×10-4度。
8.一个220 V/100 W的灯泡,其额定电流为0.45A,电阻为484Ω。
二、判断题
1.负载在额定功率下的工作状态叫满载。 (√)
2.功率越大的电器电流做的功越大。 (×)
3.把25 W/220 V的灯泡接在1 000 W/220 V的发电机上时,灯泡会烧坏。 (×)
4.通过电阻上的电流增大到原来的2倍时,它所消耗的功率也增大到原来的2倍。 (×)
5.两个额定电压相同的电炉,R1>R2,因为P=I2R,所以电阻大的功率大。 ( × )
三、选择题
1.为使电炉上消耗的功率减小到原来的一半,应使( C )。
A.电压加倍 B.电压减半
C.电阻加倍 D.电阻减半
2.12 V/6 W的灯泡,接入6 v电路中,通过灯丝的实际电流是( C )A。
A.1 B.0.5
C.0.25 D.0.125
3.220 V的照明用输电线,每根导线电阻为1Ω,通过电流为10 A,则10 min内可产生热量(B )J。
A.1×104 B.6×104 C.6×103 D.1×103
4.1度电可供220 V/40 W的灯泡正常发光( D )h。
A.20 B.40 C.45 D. 25
四、问答题
1.为什么灯在夜深人静时要比在晚上七、八点钟时亮?
答:因为用户的照明灯具均为并联,供电变压器的内阻r可以认为不变,由U=E-Ir可知,在晚上七、八点钟为用电高峰,电流I最大,则U最小,由P=U2/R,并联灯泡的实际功率减小,亮度降低。而在夜深人静时,用电低峰,电流较小,变压器端电压较高,并联灯泡的实际功率增大,亮度就高。
2.有人说“电流大功率就大”,这种说法正确吗?试举出一个例子证明。
答:不准确。因为P=UI当I很大时,U却很小,则P也不大。如电流互感器。
五、计算题
1.一个电阻为1 210Ω的电烙铁,接在220 V的电源上,使用2 h能产生多少热量?
解:Q=t=×2×3600=2.88×105(J)
答:使用2 h能产生2.88×105热量
2.如图1—8所示,E=220 V,负载电阻R为219Ω,电源内阻r为1Ω,试求:负载电阻消耗的功率P负、电源内阻消耗的功率P内及电源提供的功率P。
解:I===1(A)
P负=I2R=12×219=219(W)
P内=I2r=12×1=1(W)
P=EI=220×1=220(W)
答:负载电阻消耗的功率P负=219W、电源内阻消耗的功率P内=1W及电源提供的功率P=220W。
3.两个长度相同且均由圆截面铜导线制成的电阻器,接在相同的电压上,已知一种铜导线的直径为另一种铜导线直径的2倍,试求两个电阻器所消耗的功率比。
解:∵D1:D2=2 R=ρ S=πr2=πD2 R=ρ=ρ
R1:R2=1:4 由因为电压U相同 P=U2/R 所以P1:P2=4:1
答:两个电阻器所消耗的功率比4:1。
4.如图1—9所示,灯HLl的电阻为5Ω,HL2的电阻为4Ω,S1合上时灯泡HLl的功率为5 W,S1分断、S2合上时灯泡HL2的功率为5.76 W,求E和r0。
解:因为P=I2R S1合上时P1=I12R1 5= I12×5 I1=1A
同理S1断开S2合上时P2=I22R2 5.76= I22×4 I2=1.2A
由I=得方程组如下:
I1=
I2=
解得:r===1Ω
E=I1R1+I1r=1×5+1×1=6V
答:E=6V和r0=1Ω
5.一电解槽两极间的电阻为0.1Ω,若在两极间加25 V的电压,通过电解槽的电流为10 A,求:(1)1 min内,电解槽共从电路吸收多少电能?(2)其中转化为热能的电能有多少?
解:电解槽共从电路吸收电能 W=UIt=25×10×1×60=15000(J)
其中转化为热能的电能有 Q=I2Rt=102×0.1×1×60=600(J)
答:1 min内,电解槽共从电路吸收15000J电能,其中转化为热能的电能有600J。
③ “测定一节干电池电动势和内阻”的实验装置如图(a)所示.(1)第一组同学实验后得到了如图b的U-I图象,
(1)U-I图象的纵轴截距表示电源的电动势,故E=1.45V,
内阻等于图线的斜率,故
r=
1.45?1.00 |
0.30 |
④ 总结一下高中物理的实验都有那些呢
高考要求的学生实验(19个)按广东高考考点编制
113长度的测量
会使用游标卡尺和螺旋测微器,掌握它测量长度的原理和方法.
114. 研究匀变速直线运动
右图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后(每隔5个间隔点)取一个计数点A、B、C、D …。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 … 利用打下的纸带可以:
⑴求任一计数点对应的即时速度v:如
(其中T=5×0.02s=0.1s)
⑵利用“逐差法”求a:
⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a:如
⑷利用v-t图象求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,画出如右的v-t图线,图线的斜率就是加速度a。
注意事项 1、每隔5个时间间隔取一个计数点,是为求加速度时便于计算。
2、所取的计数点要能保证至少有两位有效数字
115.探究弹力和弹簧伸长的关系(胡克定律)探究性实验
利用右图装置,改变钩码个数,测出弹簧总长度和所受拉力(钩码总重量)的多组对应值,填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点,根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象,从而发确定F-x间的函数关系。解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。
该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探索性实验,要根据描出的点的走向,尝试判定函数关系。(这一点和验证性实验不同。)
116.验证力的平行四边形定则
目的:实验研究合力与分力之间的关系,从而验证力的平行四边形定则。
器材:方木板、白纸、图钉、橡皮条、弹簧秤(2个)、直尺和三角板、细线
该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果,看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验证了力的合成的平行四边形定则。
注意事项:
1、使用的弹簧秤是否良好(是否在零刻度),拉动时尽可能不与其它部分接触产生摩擦,拉力方向应与轴线方向相同。
2、实验时应该保证在同一水平面内
3、结点的位置和线方向要准确
117.验证动量守恒定律
由于v1、v1/、v2/均为水平方向,且它们的竖直下落高度都相等,所以它们飞行时间相等,若以该时间为时间单位,那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O /N表示。因此只需验证:m1OP=m1OM+m2(O /N-2r)即可。
注意事项:
⑴必须以质量较大的小球作为入射小球(保证碰撞后两小球都向前运动)。要知道为什么?
⑵入射小球每次应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑
(3)小球落地点的平均位置要用圆规来确定:用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面,圆心就是落点的平均位置。
(4)所用的仪器有:天平、刻度尺、游标卡尺(测小球直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。
(5)若被碰小球放在斜槽末端,而不用支柱,那么两小球将不再同时落地,但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动,于是验证式就变为:m1OP=m1OM+m2ON,两个小球的直径也不需测量了。
讨论此实验的改进方法:
118.研究平抛物体的运动(用描迹法)
目的:进上步明确,平抛是水平方向和竖直两个方向运动的合成运动,会用轨迹计算物体的初速度
该实验的实验原理:
平抛运动可以看成是两个分运动的合成:
一个是水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体的初速度;
另一个是竖直方向的自由落体运动。
利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同位置,然后描出运动轨迹,
测出曲线任一点的坐标x和y,利用
就可求出小球的水平分速度,即平抛物体的初速度。
此实验关健:如何得到物体的轨迹(讨论)
该试验的注意事项有:
⑴斜槽末端的切线必须水平。 ⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。
⑶以斜槽末端所在的点为坐标原点。(4)每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑
(5)如果是用白纸,则应以斜槽末端所在的点为坐标原点,在斜槽末端悬挂重锤线,先以重锤线方向确定y轴方向,再用直角三角板画出水平线作为x轴,建立直角坐标系。
119.验证机械能守恒定律
验证自由下落过程中机械能守恒,图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。
⑴要多做几次实验,选点迹清楚,且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。
⑵用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5,
利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”,
算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4,验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量 是否相等。
⑶由于摩擦和空气阻力的影响,本实验的系统误差总是使
⑷本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。
注意事项:
1、先通电源,侍打点计时器正掌工作后才放纸带 2、保证打出的第一个占是清晰的点
3、测量下落高度必须从起点开始算 4、由于有阻力,所以 稍小于
5、此实验不用测物体的质量(无须天平)
120.用单摆测定重力加速度 由于g;可以与各种运动相结合考查
本实验用到刻度尺、卡尺、秒表的读数(生物表脉膊),1米长的单摆称秒摆,周期为2秒
摆长的测量:让单摆自由下垂,用米尺量出摆线长L/(读到0.1mm),用游标卡尺量出摆球直径(读到0. 1mm)算出半径r,则摆长L=L/+r
开始摆动时需注意:摆角要小于5°(保证做简谐运动);
摆动时悬点要固定,不要使摆动成为圆锥摆。
必须从摆球通过最低点(平衡位置)时开始计时(倒数法),
测出单摆做30至50次全振动所用的时间,算出周期的平均值T。
改变摆长重做几次实验,
计算每次实验得到的重力加速度,再求这些重力加速度的平均值。
若没有足够长的刻度尺测摆长,可否靠改变摆长的方法求得加速度
121.用油膜法估测分子的大小
①实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积:先了解配好的油酸溶液的浓度,再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积,由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。
②油膜面积的测量:油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上;将玻璃板放在坐标纸上,以1cm边长的正方形为单位,用四舍五入的方法数出油膜面
122用描迹法画出电场中平面上等势线
目的:用恒定电流场(直流电源接在圆柱形电极板上)模拟静电场(等量异种电荷)描绘等势线方法
实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表,在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的关系:
将电流表、电池、电阻、导线按图1或图2 连接,其中R是阻值大的电阻,r是阻值小的电阻,用导线的a端试触电流表另一端,就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。
该实验是用恒定电流的电流场模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷,与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面,导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上),复写纸则放在中间。
电源6v:两极相距10cm并分为6等分,选好基准点,并找出与基准点电势相等的点。(电流表不偏转时这两点的电势相等)
注意事项:
1、电极与导电纸接触应良好,实验过程中电极位置不能变运动。
2、导电纸中的导电物质应均匀,不能折叠。
3、若用电压表来确定电势的基准点时,要选高内阻电压表
123.测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
被测电阻丝的电阻(一般为几欧)较小,所以选用电流表
外接法;可确定电源电压、电流表、电压表量程均不宜太大。
本实验不要求电压调节范围,可选用限流电路。
因此选用下面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。
本实验通过的电流不宜太大,通电时间不能太长,以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。
实验步骤:
1、用刻度尺测出金属丝长度
2、螺旋测微器测出直径(也可用积累法测),并算出横截面积。
3、用外接、限流测出金属丝电阻
4、设计实验表格计录数据(难点)注意多次测量求平均值的方法
原理:
124.描绘小电珠的伏安特性曲线
器材:电源(4-6v)、直流电压表、直流电流表、滑动变阻器、小灯泡(4v,0.6A 3.8V,0.3A)灯座、单刀开关,导线若干
注意事项:
①因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(10Ω左右)所以应该选用安培表外接法。
②小灯泡的电阻会随着电压的升高,灯丝温度的升高而增大,且在低电压时温度随电压变化比较明显,因此在低电压区域内,电压电流应多取几组,所以得出的U-I曲线不是直线。
为了反映这一变化过程,
③灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压(电压变化范围大)。所以滑动变阻器必须选用调压接法。
在上面实物图中应该选用上面右面的那个图,
④开始时滑动触头应该位于最小分压端(使小灯泡两端的电压为零)。
由实验数据作出的I-U曲线如图,
⑤说明灯丝的电阻随温度升高而增大,也就说明金属电阻率随温度升高而增大。
(若用U-I曲线,则曲线的弯曲方向相反。)
⑥若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡,电流表应选用0-0.6A量程;电压表开始时应选用0-3V量程,当电压调到接近3V时,再改用0-15V量程。
125.把电流表改装为电压表
微安表改装成各种表:关健在于原理
首先要知:微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。
步骤:
(1)半偏法先测出表的内阻Rg;最后要对改装表进行较对。
(2) 电流表改装为电压表:串联电阻分压原理
(n为量程的扩大倍数)
(3)弄清改装后表盘的读数
(Ig为满偏电流,I为表盘电流的刻度值,U为改装表的最大量程, 为改装表对应的刻度)
(4)改装电压表的较准(电路图?)
(2)改为A表:串联电阻分流原理
(n为量程的扩大倍数)
(3)改为欧姆表的原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得 Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
126测定电源的电动势和内电阻
外电路断开时,用电压表测得的电压U为电动势E U=E
原理:根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,
(一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器)
①单一组数据计算,误差较大
②应该测出多组(u,I)值,最后算出平均值
③作图法处理数据,(u,I)值列表,在u--I图中描点,最后由u--I图线求出较精确的E和r。
本实验电路中电压表的示数是准确的,电流表的示数比通过电源的实际电流小,
所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差, 电阻R的取值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些。
为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据:
将点描好后,用直尺画一条直线,使尽量多的点在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。
它在U轴上的截距就是电动势E(对应的I=0),它的斜率的绝对值就是内阻r。
(特别要注意:有时纵坐标的起始点不是0,求内阻的一般式应该是 。
为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用使用过一段时间的1号电池)
127.用多用电探索黑箱内的电学元件
熟悉表盘和旋钮
理解电压表、电流表、欧姆表的结构原理
电路中电流的流向和大小与指针的偏转关系
红笔插“+”; 黑笔插“一”且接内部电源的正极
理解: 半导体元件二极管具有单向导电性,正向电阻很小,反向电阻无穷大
步骤:
①、用直流电压档(并选适当量程)将两笔分别与A、B、C三点中的两点接触,从表盘上第二条刻度线读取测量结果,测量每两点间的电压,并设计出表格记录。
②、用欧姆档(并选适当量程)将红、黑表笔分别与A、B、C三点中的两点接触,从表盘的欧姆标尺的刻度线读取测量结果,任两点间的正反电阻都要测量,并设计出表格记录。
128.练习使用示波器 (多看课本)
129.传感器的简单应用
传感器担负采集信息的任务,在自动控制、信息处理技术都有很重要的应用。
如:自动报警器、电视摇控接收器、红外探测仪等都离不开传感器
传感器是将所感受到的物理量(力热声光)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。
工作过程:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于利用的信号,转换后的信号经过相应的仪器进行处理,就可以达到自动控制等各种目的。
热敏电阻,升温时阻值迅速减小
光敏电阻,光照时阻值减小, 导致电路中的电流、电压等变化来达到自动控制
光电计数器
集成电路 将晶体管,电阻,电容器等电子元件及相应的元件制作在一块面积很小的半导体晶片上,使之成为具有一定功能的电路,这就是集成电路。
130.测定玻璃折射率
实验原理:如图所示,入射光线AO由空气射入玻璃砖,经OO1后由O1B方向射出。作出法线NN1,
则由折射定律
对实验结果影响最大的是光在波璃中的折射角 的大小
应该采取以下措施减小误差:
1、采用宽度适当大些的玻璃砖,以上。
2、入射角在15至75范围内取值。
3、在纸上画的两直线尽量准确,与两平行折射面重合,为了更好地定出入、出射点的位置。
4、在实验过程中不能移动玻璃砖。
注意事项:
手拿玻璃砖时,不准触摸光洁的光学面,只能接触毛面或棱,
严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面; 实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变;
大头针应垂直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些,以减小确定光路方向造成的误差;
入射角应适当大一些,以减少测量角度的误差。
131.用双缝干涉测光的波长
器材:光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、
测量头、刻度尺、
相邻两条亮(暗)条纹之间的距离 ;用测量头测出a1、a2(用积累法)
测出n条亮(暗)条纹之间的距离a, 求出
双缝干涉: 条件f相同,相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 当其反相时又如何?
亮条纹位置: ΔS=nλ;
暗条纹位置: (n=0,1,2,3,、、、);
条纹间距 :
(ΔS :路程差(光程差);d两条狭缝间的距离;L:挡板与屏间的距离) 测出n条亮条纹间的距离a
补充实验:
1.伏安法测电阻
伏安法测电阻有a、b两种接法,a叫(安培计)外接法,b叫(安培计)内接法。
①估计被测电阻的阻值大小来判断内外接法:
外接法的系统误差是由电压表的分流引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总大于真实值,大电阻应采用内接法。
②如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:
如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表的变化,
若电流表读数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;
若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。
(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI/I和U/U)。 (1)滑动变阻器的连接
滑动变阻器在电路中也有a、b两种常用的接法:a叫限流接法,b叫分压接法。
分压接法:被测电阻上电压的调节范围大。
当要求电压从零开始调节,或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。
用分压接法时,滑动变阻器应该选用阻值小的;“以小控大”
用限流接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。
(2)实物图连线技术
无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好;
对限流电路:
只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。
对分压电路,
应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝 三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动触头两点的电势高低,
根据伏安法部分电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间。
12.伦琴射线管
电子被高压加速后高速射向对阴极,从对阴极上激发出X射线。在K、A间是阴极射线即高速电子流,从A射出的是频率极高的电磁波,即X射线。X射线粒子的最高可能的频率可由Ue=hν计算。
13.α粒子散射实验(第二册257页)
全部装置放在真空中。荧光屏可以沿着图中虚线转动,用来统计向不同方向散射的粒子的数目。观察结果是,绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
14.光电效应实验(第二册244页)
把一块擦得很亮的锌板连接在灵每验电器上,用弧光灯照锌板,验电器的指针就张开一个角度,表明锌板带了电.进一步检查知道锌板带( )电.这表明在弧光灯的照射下,锌板中有一部分( )从表面飞了出去锌板中少了( ),于是带( )电.
⑤ 原电池电动势测定实验中若电池的极性接反了会有什么后果
待测电池极性接反对实验无影响,线路未接通则 实验器材指针无反应。
能不能把实验说的详细一点,如器材有什么,什么规格,还有实验步骤,如果能带张图就更好了,因为现在的教材都有改动,我不能保证在没搞清实验内容和步骤的情况下回答正确。
1、可以使两种不同电解质溶液“隔离”,避免其很快地机械的混合
2、让离子通过,以便接通电路
3、将液接电位减小至可以忽略的程度
原电池是可以通过氧化还原反应而产生电流的装置,也可以说是把化学能转变成电能的装置。 有的原电池可以构成可逆电池,有的原电池则不属于可逆电池。原电池放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。例如铜锌原电池又称丹聂尔电池,其正极是铜极,浸中硫酸溶液中;负极是锌板,浸在硫酸锌溶液中。两种电解质溶液用盐桥勾通,两极用导线相连就组成原电池。平时使用的干电池,是根据原电池原理制成的。
⑥ (1)多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器.使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置分别如图1中
(1)择开关处在“×10Ω”的电阻档时指针位于a,由图示表盘读数是50Ω,被测电阻的阻值是50×10Ω=500Ω.
选择开关处在“直流电压2.5V”档时指针位于b,由图示表盘可知,其分度值为0.05V,被测电压是2.00V;
(2)①因为黑箱中可能含有电源,不能用电阻档直接测量含源电路的电阻.用电流档测量a、b间的输出电州颂流,可能会造成短路.所以测量中不妥的是AC.
⑦ 谁会高中物理电学实验
高中物理电学实验复习
主要内容:
1、用描迹法画出电场中平面上的等势线
2、描绘小电珠的伏安特性曲线
3、测定金属的电阻率
4、把电流表改装为电压表
5、用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻
6、用多用电表探索黑箱内的电学元件
7、练习使用示波器
8、传感器的简单应用
1、用描迹法画出电场中平面上的等势线
[实验目的]
利用电场中电势差及等势面的知识,练习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。
[实验原理]
用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场,当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时,与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零,指针不偏转,当两探针与导电纸上电势不相等的两点接触时,与探针相连的灵敏电流计中通过的电流就不为零,从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点,并依据等势点描绘出等势线。
[实验器材]
学生电源或电池组(电压约为6V),灵敏电流计,开关,导电纸,复写纸,白纸,圆柱形金属电极两个,探针两支,导线若干,木板一块,图钉,刻度尺等。
[实验步骤]
1.在平整的木板上,由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张,导电纸有导电物质的一面要向上,用图钉把白纸、复写纸和导电纸一起固定在木板上。
2.在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极,两个电极之间的距离约为10cm,将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接,作为“正电荷”和“负电荷”,再把两根探针分别接到灵敏电流计的“+”、“-”接线柱上(如图所示)。
3.在导电纸上画出两个电极的连线,在连线上取间距大致相等的五个点作基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上。
4.接通电源,将一探针跟某一基准点接触,然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点,在此点将另一探针跟导电纸接触,这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转,左右移动探针位置,可以找到一点使电流计的指针不发生偏转,用探针把这一点位置复印在白纸上。
5.按步骤(4)的方法,在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点,相邻两个等势点之间的距离约为1cm。
6.用同样的方法,探测出另外四个基准点的等势点。
7.断开电源,取出白纸,根据五个基准点的等势点,画出五条平滑的曲线,这就是五条等势线。
[注意事项]
1.电极与导电纸接触要良好,且与导电纸的相对位置不能改变。
2.寻找等势点时,应从基准点附近由近及远地逐渐推移,不可冒然进行大跨度的移动,以免电势差过大,发生电流计过载现象。
3.导电纸上所涂导电物质相当薄,故在寻找等势点时,不能用探针在导电纸上反复划动,而应采用点接触法。
4.探测等势点不要太靠近导电纸的边缘,因为实验是用电流场模拟静电场,导电纸边缘的电流方向与边界平行,并不与等量异种电荷电场的电场线相似。
2、描绘小电珠的伏安特性曲线
[实验目的]
通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律.
[实验原理]
金属物质的电阻率随温度升高而增大,从而使得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化.对一只灯泡来说,不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到十几倍,它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线.即灯丝的电阻是非线性的,本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内阻值的变化,从而了解它的导电特性.
实验电路图:如图所示,用采用滑线变阻器的分压式接法。
[实验器材]
小灯泡,4V-6V学生电源,滑动变阻器,伏特表,安培表,开关,导线若干.
图87-1
[实验步骤]
(l)按上图连接好电路,把滑动变阻器的滑动臂P调节到靠近A端处.
(2)闭合电键S,把滑动臂P调节到某个合适的位置,然后读出此时伏特表的示数U1和安培表的示数I1,并把它们记录到下面表格中.
(3)把滑动片P从近A端逐渐往B端调节,重复步骤(2),读出并记录下12组左右不同的电压值和电流值.
(4)断开电键S,拆除电路.
(5)以I为纵轴,U为横轴画出直角坐标系,选取适当的标度,在坐标平面内依次描出12组数据所表示的点,然后用平滑曲线连接这些点,此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线.
[注意事项]
1.本实验中,因被测小灯泡灯丝电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法.
2.因本实验要作I-U图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值,因此变阻器要采用分压接法.
3.电键闭合前变阻器滑片移到图中所示的A端.
4.电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐渐增大,可在伏特表读数每增加一个定值(如0.5V)时,读取一次电流值,并将数据(要求两位有效数字)记录在表中.调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.
5.在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸;要用平滑曲线将各数据点连接起来.
3、测定金属的电阻率
[实验目的]
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率;练习使用螺旋测微器。
[实验原理]
根据电阻定律公式R= ,只要测量出金属导线的长度 和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算出金属导线的电阻率。
[实验器材]
被测金属导线,直流电源(4V),电流表(0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微器,米尺等。
[实验步骤]
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S。
2.按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值 。
4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。
5.将测得的R、 、d值,代入电阻率计算公式 中,计算出金属导线的电阻率。
6.拆去实验线路,整理好实验器材。
[注意事项]
1.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两接入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直。
2.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。
3.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4.闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I的值不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中变化。
【目的和要求】
学会用分流法测定电流表的内阻,进一步理解并联分流的原理;练习把电流表改装成电压表,加深对串联分压作用的理解;掌握确定改装电压表的百分误差的方法。
【仪器和器材】
电流表(J0409型或J0409-1型),直流电压表(J0408型或J0408-1型),滑动变阻器(J2354-1型),转柄电位器(22千欧)。简式电阻箱(J2262型),干电池2-3个,单刀开关2个(J2352型),导线若干。
【实验方法】
1.电流表内电阻的测量
(1)按图4.8-1接好电路。R0为电位器(22千欧),R′为电阻箱(0—9999欧),G为电流表,选用G0挡(Rg=80—125欧,Ig=300微安),电源为2—3节干电池。
将R0的阻值调至最大,断开S2,试触S1,如果电路中电流超过电流表的满偏电流,则应串联一个定值电阻;如电路中电流未超过电流表的量程,则可以开始实验。
(2)调节电位器R0的阻值,使电流表指针逐渐指到满刻度。
(3)将电阻箱R′的阻值调到最小,闭合S2,这时电流表G的示数很小。调节(增大)电阻箱R′的阻值,使电流表的指针正好指到满刻度的一半。
(4)记下电阻箱R′的阻值,它就是电流表内电阻Rg的阻值。
2.把电流表改装为电压表
(1)根据上面实验结果计算出电流表的满偏电压Ug=IgRg,为了将它的量程扩大到U(一般U可取2伏),则它的量程扩大的倍数为n=U/Ug,故应串联的分压电阻为R=(n-1)Rg。
(2)将电流表与电阻箱串联,使电阻箱阻值为R=(n-1)Rg,即组成量程为U的电压表。
(3)弄清改装后表盘的读数。首先明确表盘上每格表示多少伏。电流表的原量程为300微安,最大量程处标的是“30”,表盘上“0—30”之间是15格,改装成2伏的电压表后,每一格应表示2/15伏,如果指针指在110微安刻度上,实际电压是2×(110/300)=0.73伏,如果指针偏转3格,实际电压是(2/15)×3=0.40伏。
一般来说可以按公式U′=(I/Ig)U来计算,式中Ig为电流表满偏电流值,I为表盘电流的刻度值,U为改装表的最大量程,U′为改装表对应的刻度。
3.改装电压表的校准
(1)按图 4.8-3接好校准电路。滑动变阻器R1采用分压接法,开始时它的滑片置于分压最小的位置。电源用2节干电池。虚线框内为改装后的电压表,V为标准电压表。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,依次使标准电压表的读数为0.5伏、1.0伏、1.5伏、2.0伏,在下表中记下改装电压表的相应的读数。
实验次数 标准表读数(伏) 改装表读数(伏)
1 0.5
2 1.0
3 1.5
4 2.0
(3)按下式计算改装电压表的百分误差:
式中U0为改装表的最大量程,U为标准表的相应的读数值。
3、用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻
[实验目的]
测定电池的电动势和内电阻。
[实验原理]
如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组 、r值,最后分别算出它们的平均值。
此外,还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。
[实验器材]
待测电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。
[实验步骤]
1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。
2.把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。
4.打开电键,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
[注意事项]
1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2.干电池在大电流放电时,电动势 会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A。因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。
3.要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组,第2和第5为一组,第3和第6为一组,分别解出 、r值再平均。
4.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
4、练习使用多用电表(万用表)测电阻
[实验目的]
练习使用多用电表测电阻。
[实验原理]
多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成(如图),表头是一块高灵敏度磁电式电流表,其满偏电流约几十到几百 A,转换开关和测量线路相配合,可测量交流电流和直流电流、交流电压和直流电压及电阻等。测量电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的,原理如图所示,当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有
Ig= = (1)
当电笔间接入待测电阻Rx时,有
Ix= (2)
联立(1)、(2)式解得
= (3)
由(3)式知当Rx=R中时,Ix= Ig,指针指在表盘刻度中心,故称R中为欧姆表的中值电阻,由(2)式或(3)式可知每一个Rx都有一个对应的电流值I,如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值,那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端,就可以从表盘上直接读出它的阻值。
由上面的(2)可知,电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的,电阻的零刻度在电流满刻度处。
[实验器材]
多用电表,标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个,小螺丝刀。
[实验步骤]
1.机械调零,用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。
2.选挡:选择开关置于欧姆表“×1”挡。
3.短接调零:在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处,若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零,应更换表内电池。
4.测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电阻值并与标定值比较,随即断开表笔。
5.换一个待测电阻,重复以上2、3、4过程,选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定,可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。
6.多用电表用完后,将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡,拔出表笔。
[注意事项]
1.多用电表在使用前,应先观察指针是否指在电流表的零刻度,若有偏差,应进行机械调零。
2.测量时手不要接触表笔的金属部分。
3.合理选择量程,使指针尽可能指在中间刻度附近(可参考指针偏转在 ~5R中的范围)。若指针偏角太大,应改换低挡位;若指针偏角太小,应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率。
4.测量完毕后应拔出表笔,选择开关置OFF挡或交流电压最高挡,电表长期不用时应取出电池,以防电池漏电。
[实验目的]
实验原理
当信号电压输入示波器时,示波管的荧光屏上就反映出这个电压随时间变化的波形来。示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极组成。两电极都不加偏转电压时,由电子枪产生的高速电子做直线运动,打在荧光屏中心,形成一个亮点。这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压,则电子因受偏转电场的作用,打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动。如果再在竖直偏转电极上,加上一随时间变化的信号电压,则亮点在竖直方向上也要发生偏移,偏移的大小与所加信号电压的大小成正比。这样,亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动,一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移。于是在荧光屏上便形成一波形曲线,此曲线反映出信号电压随时间变化的规律。
实验器材
J2459型示波器1台;低压电源1台;变阻器1只;电键1只;导线若干。
实验步骤
1.熟悉J2459型示波器板上各旋钮的作用。如图7-1为J2459型示波器的面板,荧光屏右边最上端的是辉度调节旋钮,标以“ ”符号,用来调节光点和图像的亮度。顺时针旋转旋钮时,亮度增加。
第二个是聚焦调节“⊙”和辅助聚焦“○”,这两个旋钮配合着使用,能使电子射线会聚,在荧光屏上产生一个小的亮斑,得到清晰的图像。
再下面是电源开关和指示灯,用后盖板上的电源插座接通电源后,把开关扳向“开”的位置,指示灯亮,经过一两分钟的预热,示波器就可以使用了。
荧光屏下边第一行左、右两端的旋钮是垂直位移“ ”和水平位移“ ”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置。它们中间的两个旋钮是“Y增益”和“X增益”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度,顺时针旋转时,幅度连续增大。
中间一行左边的大旋钮是“衰减”,它有1、10、100、1000四挡,最左边的“1”挡不衰减,其余各挡分别使输入的电压衰减为原来
最右边的正弦符号 挡不是衰减,而是由示波器内部自行提供竖直方向的交流试验信号电压,可用来观察正弦波形或检查示波器是否正常工作。
中间一行右边的大旋钮是“扫描范围”,也有四挡,可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围,左边第一挡是10~100Hz,向右旋转每升高一挡,扫描频率都增大10倍,最右边的是“外X”挡,使用这一挡时,机内没有加扫描电压,水平方向的电压可以从外部输入。
中间的小旋钮是“扫描微调”,用来调整水平方向的扫描频率,顺时针转动时频率连续增加。
底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱。左边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关。置于“DC”位置时,所加的信号电压是直接输入的;置于“AC”位置时,所加信号电压是通过一个电容器输入的,它可以让交流信号通过而隔断直流成分。右边的“同步”也是一个选择开关。置于“+”位置时,扫描由被测信号正半周起同步,置于“-”位置时,扫描由负半周起同步。这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用,对于正弦波、方波等,无论扳到“+”或“-”,都能很好地同步,对测量没有影响。
2.练习使用示波器
①把辉度旋钮反时针旋到底,垂直位移和水平位移旋钮转到中间位置,衰减旋钮置于最高挡,扫描旋钮置于“外X”挡。
②接通电源,打开电源开关。经预热后,荧光屏上出现亮点。调节辉度旋钮,使亮度适中。
③调节聚焦和辅助聚焦旋钮,观察亮点的大小变化,直至亮点最圆、最小时为止。
④旋转垂直位移和水平位移旋钮,观察亮点的上下移动和左右移动。
⑤把扫描范围旋钮旋至最低档,扫描微调旋钮反时针旋到底,把X增益旋钮顺时针旋到1/3处,观察亮点的水平方向的移动情况。
⑥顺时针旋转扫描微调旋钮,观察亮点的来回移动(随着扫描频率增大而加快,直至成为一条水平亮线)。旋转X增益旋钮,观察亮线长度的变化。
⑦把扫描范围旋钮置于“外X”挡,交直流选择开关扳到“DC”,并使亮点位于荧光屏中心。按图7-2接好电路,输入一直流电压。
⑧移动变阻器的滑动片,改变输入电压的大小,观察亮点的移动。
⑨将电池的正负极接线调换位置,重复步骤⑧。
⑩使Y增益旋钮顺时针旋到底,衰减旋钮置于“1”挡。使变阻器的滑动片从最右端起向左滑动至某一位置,读取亮点偏移的格数。此时亮点每偏移1格,表示输入电压改变50mV。计算此时输入电压的大小。如果衰减旋钮置于其他挡时,应将所得数值乘以相应的倍数。
(11)实验完毕后,把辉度旋钮反时针旋到底,然后关机,切断电源。
[实验原理]
[实验器材]
[实验步骤]
[注意事项]
(4)测电学量
名称 备考要点
电流表
电压表 1. 正确读数 合理选择量程,尽可能使指针偏在1/3—2/3的范围
2. 表头原理:θ=BSI/K,即θ∝I
3 量程的扩大:电流表——并联分流电阻Rx=Rg/(n-1)
电压表——串联分压(大)电阻Rx=(n-1)Rg
多用电表 1、 电路和原理图
当选择开关分别接到1,2,3,4时,即可测直流电流,直流电压,交流电压,电阻
2、 使用与读数:
(1) 测电流和电压时,必须使电流以红笔进,从黑笔流出
(2) 测电阻时,待测电阻要与电源及其它电阻断开,且不要用手接触表笔,合理选择量程,尽可能使指针在中央位置附近,否则应更换量程,每次更换量程时,都要重新调零后才能测量
(3) 三条主要刻线:
最上面是欧姆档的刻度,零刻度在右侧,且刻线不均匀
第二条是电压和电流刻线,零刻线在左侧,且刻线均匀
第三条是交流低压刻线,零刻线在左侧,且刻线均匀
测量直流电阻部分即欧姆档是根据闭合电路欧姆定律设计的,原理如图所示。当红黑表笔短接并调节R使指针满偏时有:
Ig=E/(r+rg+ R)=E/R中 (1)(R中= r+rg+ R)
当表笔接入待测电阻Rx时,
Ix=E/(R中+Rx) (2)
由(1)(2)两式解得:
Ix/Ig=R中/(Rx+R中) (3)
由(3)式可知当Rx = R中时,Ix=Ig/ 2 ,指针指在表盘刻度中心,故称R中为欧姆档的中值电阻,并可知每一个Rx 都有一个对应的电流值Ix 如果在刻度盘上直接标出与Ix对应Rx的值,就可在表盘上读出待测电阻的阻值
池的正极跟“一”插孔相连.
例题 (2003年广东,11)图为一正在测量中的多用电表盘。
(1) 如果是用直流10V档测量电压,则读数为_________V。
(2) 如果是用 ×1档测量电阻 , 则读数为__________欧。
(3) 如果是用直流5mA档测量电流,则读数为_________mA.。
答案: 6.5 8.0 3.25
(5) 调节仪器
名称 备考要点
滑动变阻器 (1) 原理:R=ρL/S,实际接入电路的电阻丝长度L
(2) 两种接法:限流器电路与分压器电路,两种接法的比较
电阻箱 接入电路的初态R取最大值
H.变阻箱的读数
【例16】如图所示,a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱。现把此变阻器串联接人电路中,并要求沿片P向接线柱C移动时,电路中的电流减小,则接入电路中的接线柱可能是( ).
A.a和b B.a和c C.b和c D.b和d
解C、D.
变阻器串联接在电路中,改变其阻值电流随之变化.根据欧姆定律,电路中的电流减小时,变阻器阻值应变大,所以保证P向C移动时,变阻器阻值变大即可.
(6) 其他
名称 备考要点
测力的弹簧秤 (1) 原理:胡克定律及二力平衡原理
(2) 校正零点,认清量程与最小刻度,正确使用与读数
示波器 (1) 示波器可以直接观察电信号随时间变化的情况
(2) 示波器面板名称,功能一览
(3) 示波器的原理和作用
例题:若示波器所显示的输入波形如图(C)所示,要将波形上移,应调节面板上的_______旋钮;要使此波形横向展宽,应调节________旋钮;要使屏上能够显示3个完整的波形,应调节_______旋钮。
分析与解:竖直位移;X增益;扫描范围和扫描微调
例题 (2003年江苏,11)图为示波器面板,屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。
(1) 若要增大显示波形的亮度,应调节___________旋钮。
(2) 若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节_____________旋钮。
(3) 若要将波形曲线调至屏中央,应调节_______与_______旋钮。
答案: (1)辉度 (2)聚焦 (3)竖直位移或“↓↑” 水平位移或“ ”
(二)测量性实验
这类实验以某一原理或物理规律(公式)为依据,通过测量相关的物理量,从而实现测定某个(或某些)物理量或物理常数为实验目的。
序号 名称 备考重点
1
测量匀变速直线运动的加速度 数据处理方法:公式法和图象法
2 用单摆测定重力加速度 摆长的确定与测量;累积法测周期的方法;计时起,终点位置的选择;数据处理方法;公式法与图象法
3 用油膜法估测分子的大小 实验原理的理解;区分油酸体积和油酸酒精体积
4 测定金属的电阻率 器材的选择:选电源、选滑动变阻器、选电表;选电路
5 测电池电动势和内电阻 电路连接方式;测量数据的图象处理方法;作图时坐标分度的选取
6 测定玻璃的折射率 实验步骤要合理,注意误差分析,计算折射率的方法
7 用双缝干涉测光的波长 会调整实验装置;会正确读数
【例12】在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点,(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是“220V、50Hz”的交变电流.如图,他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.
(1)求打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度vB、vC、vD、vE.
(2)根据(1)中得到的数据,试在图中所给的坐标系中,用做v-t图象的方法,从求物体的加速度a(要标明坐标及其单位,单位大小要取得合适,使作图和读数方便,并尽量充分利用坐标纸).
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏 .理由是: .
解析:(1)用匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度进行计算.(2)由上问结果可知A、F对应的速度大约为0.08m/s和0.29m/s,所以横坐标从0开始每格表示0.1s,纵坐标从0.05m/s开始每大格表示0.05m/s.图线的斜率就是加速度.(3)由于实际的周期大于0.02s,所以周期的测量值偏小了,导致加速度的测量值偏大.
答案:(1)0.12m/s,0.20m/s, 0.16m/s, 0.25m/s。(2)由图象得a=0.42m/s2(3)大,周期的测量值偏小.
例题(2001上海)利用打点记时器研究一个约1.4m高的商店卷帘窗的运动,将纸带粘在卷帘底部,纸带通过
⑧ (1)多用电表表指针如图1所示.如果选用的是直流5mA挡,则读数为______mA;如果选用的是×10Ω挡,则读
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