实验:测绘小灯泡的伏安特性曲线
[学科素养与目标要求]
物理观念:掌握电表的读数方法.
科学探究:通过实际操作培养学生的动手能力与科学探究精神.
科学思维:1.掌握滑动变阻器的两种接法与电流表内接法、外接法的选择.2.能根据需要正确选择电表或量程.3.会根据所得的实验数据分析小灯泡的伏安特性曲线,并进行相关计算.
一、电压表、电流表的读数方法
1.首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值.
2.根据表盘总的刻度数确定精确度,即每一小格表示的值,同时确定读数有效数字所在的位数.
3.按照指针的实际位置进行读数.
4.(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A,读到0.1的下一位,即读到小数点后面两位.
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V.
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A.
举例:如图1为电流表和电压表的刻度盘.
图1
甲图中,电流表使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A.
乙图中,电压表使用3 V量程时,每小格为0.1 V,表针示数为1.70 V;使用15 V量程时,每小格为0.5 V,表针示数为8.5 V.
二、电压表、电流表及滑动变阻器的使用
1.电流表的内接法和外接法
(1)电路图(如图2所示)
图2
(2)误差分析
①内接法:U测>URx,R测>R真,适合测量大电阻.
②外接法:I测>IRx,R测<R真,适合测量小电阻.
(3)电流表内、外接法的选择
当>,即Rx<时,用电流表外接法.
当>,即Rx>时,用电流表内接法.
2.滑动变阻器的限流式与分压式接法
(1)电路图(如图3所示)
图3
(2)分压式和限流式电路的选择原则
①若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路.
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电路.
③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则此时必须选用分压式电路.
说明:两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单,能耗低.