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第十三章電學實驗 1 螺旋測微器的構(gòu)造 原理及讀數(shù) 1 螺旋測微器的構(gòu)造測砧A和固定刻度B固定在尺架C上 旋鈕D 微調(diào)旋鈕D 和可動刻度E 測微螺桿F連在一起 通過精密螺紋套在B上 2 螺旋測微器的原理測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周 F前進或后退0 5mm 而可動刻度E上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)一小格 F前進或后退0 01mm 估讀到毫米的千分位上 螺旋測微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 被測物體長度整毫米數(shù)由固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動刻度讀出測量值 mm 固定刻度數(shù) mm 可動刻度數(shù) 估讀一位 0 01 mm 電學實驗常用儀器介紹 2 游標卡尺的構(gòu)造 原理及讀數(shù) 1 構(gòu)造 主尺 游標尺 主尺和游標尺上各有一內(nèi)外測量爪 深度尺 緊固螺釘 2 用途 測量厚度 長度 深度 內(nèi)徑 外徑 3 原理 利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成 不管游標尺上有多少個小等分刻度 它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm 常見游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個 20個 50個 見下表 4 讀數(shù) x表示主尺上的整毫米數(shù) k表示游標尺上與主尺上某一刻線對齊的游標尺格數(shù) 則結(jié)果表達為 x k 精確度 mm 實驗七測定金屬的電阻率 4 注意事項 1 因為一般金屬導線電阻較小 用外接法 而不是內(nèi)接法 2 測長度L時應測接入電路的金屬導線的有效長度 在金屬導線的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑d 3 閉合開關(guān)前 應把滑動變阻器的滑動觸頭置于正確位置 4 多次測量U I 先計算R 再求R的平均值 5 電流不宜過大 通電時間不宜過長 電流表一般選0 0 6A量程5 誤差分析 1 金屬導線橫截面積是用直徑計算而得 直徑測量是產(chǎn)生誤差主要來源之一 2 采用伏安法測量金屬導線的電阻時 由于采用的是電流表外接法 電阻的測量值小于真實值 使電阻率的測量值偏小 3 金屬導線的長度測量 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差 4 金屬導線通電后發(fā)熱升溫 會使金屬導線的電阻率變大 造成測量誤差 2 兩種電路的選擇 阻值比較法Rx較小 宜采用電流表外接法 Rx較大 宜采用電流表內(nèi)接法 簡單概括為 大內(nèi)偏大 小外偏小 比值比較法若 則用電流表外接法若 則用內(nèi)接法 試觸法 將電壓表分別接在a c和b c兩點間時 若電流表示數(shù)變化較明顯 選用內(nèi)接法 若電壓表示數(shù)變化較明顯 選用外接法 二 伏安法測電阻分析 1 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 實驗八描繪小燈泡的伏安特性曲線 一 描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗1 實驗原理小燈泡伏安特性曲線 I U圖線 并不是一條直線 燈絲電阻是非線性的描繪伏安特性曲線的方法研究燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)阻值變化 了解它的導電特性2 實驗步驟按右圖連接好電路 把滑動變阻器的滑片P調(diào)節(jié)到靠近A端處 閉合開關(guān)S 滑片P調(diào)節(jié)到合適位置 讀出電壓表U1和電流表I1 記錄到表格把滑片P從A端逐漸往B端調(diào)節(jié) 重復步驟 2 讀出并記錄下12組左右不同的電壓值和電流值 斷開開關(guān)S 拆除電路 以I為縱軸 U為橫軸畫出直角坐標系 選取適當標度 在坐標系內(nèi)依次描出12組數(shù)據(jù)所表示的點 然后用平滑曲線連接這些點 3 注意事項 1 作I U圖線 測出包括零在內(nèi)電壓 電流值 滑動變阻器采用分壓式接法 2 因被測小燈泡電阻較小 實驗電路必須采用電流表的外接法 3 開關(guān)閉合 調(diào)節(jié)變阻器滑片位置 使燈泡電壓逐漸增大 可在電壓表讀數(shù)每增加一個定值 讀取一次電流值 調(diào)節(jié)滑片注意使電壓表示數(shù)不要超過小燈泡額定電壓 4 在坐標紙上建立一個直角坐標系 縱軸表示電流I 橫軸表示電壓U 兩坐標軸選取的標度要合理 使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙 要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來 4 誤差分析 1 由于電壓表不是理想電表 內(nèi)阻并非無窮大 電流表外接 由于電壓表的分流 使電流的測量值大于真實值 2 測量時讀數(shù)帶來誤差 3 在坐標紙上描點 作圖帶來誤差 二 控制電路的選擇與比較1 滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法的比較 實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻 1 實驗原理通過改變滑動變阻器的阻值 電壓表和電流表測多種狀態(tài)下的U I值根據(jù)E U Ir 列方程求電動勢E和內(nèi)阻r多測幾組U I數(shù)據(jù) 分別求出每組測量數(shù)據(jù)對應的E r值求出平均值還可用圖像確定電源的電動勢和內(nèi)阻 U E Ir知 U與I的關(guān)系圖像是一條直線 2 實驗步驟確定電流表 電壓表的量程 按下圖所示電路把器材連接好 把變阻器的滑片移到一端使其接入電路的阻值最大 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)變阻器 使電流表有明顯示數(shù) 記錄一組電流表和電壓表的示數(shù) 用同樣的方法測量并記錄幾組I和U的值 斷開開關(guān) 整理好器材 數(shù)據(jù)處理 用原理中的方法計算或從U I圖像中找出E和r 實驗十練習使用多用電表 2 采用如圖丙所示的接法IA為電源電流真實值 理論上有E U UA IAr U I圖像上 電流值為真實值時 所測電壓小于真實電壓 圖線在I軸上截距偏小 如圖丁中帶箭頭虛線段UA為差值 電流表示數(shù)越大 UA越大 電流表示數(shù)為零 UA 0 電壓表示數(shù)為準確值 等于E圖丁可以得到 電流為零時 E為真實值 I短測r真 r測實際是r和RA的串聯(lián)值 這時 r測的值誤差非常大 2 實驗步驟 1 使用多用電表測電阻的步驟 機械調(diào)零 選擋 歐姆調(diào)零 測量讀數(shù) 測另一電阻時重復 實驗完畢將選擇開關(guān)置于 OFF 擋或交流電壓最高擋 2 測二極管的正 反向電阻 測正向電阻 選擇開關(guān)置于歐姆擋的 10 擋 短接紅 黑表筆 轉(zhuǎn)動歐姆調(diào)零旋鈕 使指針指向表盤右端 0 刻度處 黑表筆接二極管正極 紅表筆接二極管負極 讀出歐姆表指針指示的數(shù)值 乘倍率 記下正向阻值 測反向電阻 將選擇開關(guān)置于歐姆擋的 1k 擋 短接紅 黑表筆 轉(zhuǎn)動歐姆調(diào)零旋鈕 使指針指向表盤右端 0 刻度處 黑表筆接二極管負極 紅表筆接二極管正極 讀出歐姆表指針指示的數(shù)值 乘倍率 記下反向阻值 實驗完畢 表筆從插孔中拔出 將選擇開關(guān)置于 OFF 擋或交流電壓最高擋 3 注意事項 1 使用多用電表時 若不知被測量電阻阻值的大小 要先從最大倍率開始測量 然后根據(jù)測量的情況 選擇合適的倍率 原則是 測量電壓和電流時 應盡量使指針超過1 2量程 2 測量時 不要用手碰表筆的金屬觸針 防止測高電壓時發(fā)生觸電事故 防止把人體電阻并聯(lián)進去 使測得電阻值變小 3 測量電流時 應把多用電表串聯(lián)在被測電路中 直流電 必須使電流從紅表筆流進 從黑表筆流出 交流電 注意交流電的頻率 防止超出電表的額定頻率范圍4 誤差分析 1 電池用久后 電動勢減小 內(nèi)阻變大 電阻測量值偏大 實驗十一傳感器的簡單應用 1 實驗原理傳感器是將它感受到的物理量轉(zhuǎn)換成便于測量的量工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號2 實驗步驟 1 熱敏特性實驗將一熱敏電阻連入電路中 將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋 再將電表的兩支表筆分別與熱敏電阻兩端相連 將熱敏電阻放入有少量冷水并插有溫度計的燒杯中 在歐姆擋上選擇適當?shù)谋堵?觀察表盤所示熱敏電阻的阻值 再分幾次向燒杯中倒入開水 觀察不同溫度下熱敏電阻的阻值 看看這個熱敏電阻的阻值是如何隨溫度變化的 2 光敏特性實驗將一光敏電阻連入電路中 將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋 再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻兩端相連 在歐姆擋上選擇適當?shù)谋堵?觀察表盤所示光敏電阻的阻值 將手張開放在光敏電阻上方 擋住部分光線 觀察表盤所示光敏電阻的阻值 上下移動手掌 觀察表盤所示光敏電阻的阻值 總結(jié)一下光敏電阻的阻值隨光照發(fā)生怎樣的變化 3 光電計數(shù)的基本原理利用光敏電阻自動計數(shù) A是發(fā)光儀器 B是接收光信號的儀器 B中的主要元件是光電傳感器 光敏電阻 當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時 光敏電阻的阻值變小 供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高 這種高低交替變化的信號經(jīng)過信號處理系統(tǒng)的處理 就會自動將其轉(zhuǎn)化成相應的數(shù)字 實現(xiàn)自動計數(shù)的功能 3 注意事項 1 做熱敏特性實驗 加開水后要等一會兒再測量其阻值 使電阻溫度與水的溫度相同 并同時讀出水溫 2 光電計數(shù)器是比較精密的儀器 使用過程中要輕拿輕放 嚴格按操作要求進行 3 熱敏電阻 燒杯 溫度計易破損 實驗時務必小心 4 溫度自動報警器 光電計數(shù)器 小燈泡所需電壓都很小 小于6V 切勿超電壓使用4 誤差分析本實驗誤差主要來源于溫度計和歐姆表的讀數(shù) 實驗十二電表內(nèi)阻的測量 1 實驗原理R U I 知道電壓U和電流I即可求得電阻測電表的內(nèi)阻與測純電阻的阻值原理相同 2 實驗方案和步驟