物理选修3-1
③电桥法测：
RRR1R3??R?23 R2RXR1④半偏法测表电阻： 断s2,调R1使表满偏; 闭s2,调R2使表半偏.则R表=R2；
R2 S2 G R1 R1 S1 S V R2 电学实验专题（二）-----电路的测量
电路设计的基本原则是：安全性好，误差小，仪器少，耗电少，操作方便． 实验电路----可分为两部分：测量电路和供电电路．
一、测量电路两种方法(内、外接法) 记忆决调 “内”字里面有一个“大”字
计算比较:知RvRA及Rx大致值时 类型 电路图 R测与R真比较 条件 Rx?Rv??RA 内 V A R R测=UR?UA=RX+RA > RX I适于测大电阻 Rx?RA??Rv Rx >RARv V 外 A RR测=RxRv ①直接比较法：Rx与 Rv、RA粗略比较：当Rx >>RA时用内接法，当Rx< RARv(为临界值)比较： 当RX?RARV时内、外接法均可． RXV当RX＞RARV,(即Rx为大电阻) 时用内接法；当RV＞RX时，用电流表内接法． RA当RX＜RARV(即Rx为小电阻) 时用外接法；当RRX＜RXRA时，用电流表外接法； ③测试判断法(实验判断法)：当Rx，RA，Rv大约值都不清楚时用此法．“谁变化大，电阻就与谁近” 如图所示，将单刀双掷开关S分别接触a点和b点，与a接时(I1；u1) ；与b接时(I2；u2) 若I有较大变化（即u1-u2?I1-I2）说明v有较大电流通过(分流影响较大)，采用内接法 u1I1若u有较大变化（即u1-u2?I1-I2）说明A有较强的分压作用(分压影响较大)，采用外接法 u1I1说明：在测定金属电阻率电路中，由于电阻丝电阻较小，所以实验室采用电流表外接法； 在测电池的电动势和内电阻，通常只采用电流表内接法．(对R来说) 二、供电电路( 限流式、调压式 ) 电路由测量电路和供电电路两部分组成,其组合以减小误差,调整处理数据两方便 电路图 电压变化范围 电流变化范围 优势 选择方法 第 17 页 共 24 页 物理选修3-1 限流 Rx比较小、R滑 比较大， RE～ E～E ERxRx?R滑Rx?R滑电路简单 附加功耗小 电压变化范围大 R滑全>n倍的Rx 通电前调到最大 调压 0～0～E E Rx要求电压连续Rx比较大、R滑 比较小 可调 R滑全>Rx/2 并从0开始变化 通电前调到最小 以“供电电路”来控制“测量电路”：采用“以小控大、以大控小”的原则 R滑唯一：比较R滑与Rx 确定?控制电路 R?R滑 滑不唯一：实难要求?确定控制电路 Rx 接方式为好． 电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点，它包括测量电阻值Rx、电阻率ρ,电功率p和电源电动势E、内阻r. 二、选实验试材(仪表)选用和电路实物图连接, (1)仪器的选择一般应考虑三方面因素：（原则：表不超程、电器不超压） ①安全因素，如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流． ②误差因素,如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差； 选量程的原则：电压表、电流表尽可能使指针接近满刻度的中间量程,其指针应偏转到满刻度的1/3～2/3之间； 使用欧姆表测电阻时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位． ③便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节， 滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作． 方法：先估算电路中最大值，初定仪器的规格和接法；再算的变化范围，确定限流还是调压供电，和滑动变阻器规格。 (2)选择仪器的一般步骤是： 根据实验要求设计合理的实验电路；根据电路选择滑动变阻器；选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程． (3)连接实物图的基本方法是： 第 18 页 共 24 页 物理选修3-1 按题设实验要求先画电路图, 能把实物组装连接成实验电路。连接各元件(按先串再并的连线顺序)； 精心按排操作步骤,过程中需要测?物理量,结果表达式中各符号的含义. ①画出实验电路图； ②分析各元件连接方式(先串再并的连线顺序)，明确电表量程； ③画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无件并上。(按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去)；画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填。连接完毕，应进行检查，检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行． (4)注意事项：表的量程选对,正负极不能接错；导线应接在接线柱上,且不能分叉；不能用铅笔画 用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。 (5)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；即：先接好主电路(供电电路). 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。 实物连线的总思路 画出电路图→ 分压(滑动变阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的两端) 电表的正负接线柱 连滑动变阻器→ 限流(一般连上一接线柱和下一接线柱) →连接总回路： 总开关一定接在干路中 (两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位 导线不能交叉 补充：滑动变阻器的两种特殊接法（要特别引起重视）： ⑴右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中， 到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大； 可以证明：A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大。 ⑵右图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；RX两端的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。 三、电路故障问题的分类解析 1.常见的故障现象 I RX IX I / a P b r U a b P A1 A A2 E r 断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两 第 19 页 共 24 页 物理选修3-1 端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。 短路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏） 2.检查电路故障的常用方法 电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分 析，就可以确定故障。在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。 电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分 析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。 欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析， 就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。 试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检查电路时， 一定要用手接触试电笔的上金属体。 四、物理设计性实验技巧 一、实验设计的基本思路：明确目的?选择方案?选定器材?拟定步骤?数据处理?误差分析 二、实验设计的基本方法 1.明确目的，广泛联系 题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点.实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系.对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中， 涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的，以此来确定实验的原理. 2.选择方案，简便精确 对于同一个实验目的，都可能存在多种实验原理，进而形成多种(可供选择的)设计方案.一般说来，依据不同的实验原理选择不同的实验方案主要遵循四条原则： (1)科学性：设计的方案有科学的依据和正确的方式，符合物理学的基本原理. (2)可行性：按设计方案实施时，应安全可靠不会对人身、器材造成危害；所需装置和器材要易于置备，且成功率高. (3)精确性：在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的方案. (4)简便、直观性：设计方案应便于实验操作，读数，便于进行数据处理，便于实验者直观、明显地观察. 3.依据方案，选定器材实验方案选定后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，分别需用什么仪器来测定，以此来确定实验所用器材. 4.拟定步骤，合理有序实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，应以正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤. 5.数据处理，误差分析高考对此要求不高，但常用的数据处理方法(如：平均法、图象法、描迹法、比较法等)和误差分析方法(如绝对误差、相对误差等)还是应该掌握的，在设计实验时也应予以考虑. 传感器及其工作原理 一、传感器： (1)传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等＿＿＿＿量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。传感器是一种采集信息的重要器件 第 20 页 共 24 页