授課教師：初（高）中學生：上課日期、月、日、2012年階段：基礎（√）加強（）加強（）教案總二班第2課教學主題：水表安裝教學目標：熟悉原理水表的安裝 教學難點： 重點：分壓和限流，內接和外接：水表的透析和電阻檢測知識 1、電流表的安裝（1）電壓表G作為電流表安裝 1、原理：電壓表（表頭）串聯電阻值較大的。 2、串聯內阻的阻值：設表頭全偏置電壓為Ig，電阻為Rg，全偏置電流為Ug。 如果安裝后的電阻為U，根據串聯電路的特性，串聯的內阻為R==-Rg.3。 安裝的電流表電阻RV=Rg+R=。 【例1】A、B兩只電流表安裝同一個電壓表，其阻值分別為5V、15V。 為了檢測15-20V 如果串聯使用兩個電流表A和B，則兩個表的（） A.讀數相同 B.指針偏角相同 C.讀數相反與表D的阻值成正比。指針的偏角與表的阻值成反比 (2)電壓表G安裝為量程較大的電壓表。 1、原理：電壓表（表頭）并聯一個小電阻值。 2、與內阻并聯的電阻表頭滿偏置電壓為Ig，電阻為Rg，滿偏置電流為Ug，安裝后電阻值為I，根據并聯電路的特點，有：R(I-Ig)=IgRg=Ug，則并聯內阻為R=.3。 電壓表安裝后的阻值為RA =。 【例2】在圖10-3-15所示電路中，安裝兩個相同的電壓表，分別為A1（0-3A）和A2（0-0.6A）電壓表，并將兩個電壓表并聯在電路中檢測電壓。 下列說法正確的是（）圖10-3-15A。 當電壓表A1的指針半偏時，電壓表A2的指針也半偏。 B. 電壓表A1 的指針半偏 電壓表A2 的指針已經全偏。 C、當電壓表A1的讀數為1A時，電壓表A2的讀數為0.6AD。 當電壓表A1的讀數為1A時，支路中的電壓I為1.2A 二、伏安法測量內阻 1、原理：伏安法測量內阻的原理是歐姆定律。 只要測量通過被測內阻的電壓和兩端的電流，那么根據R=U/I就可以得到被測內阻的阻值。 2、電路：檢測電路有兩種選擇：電壓表外接法（圖10-3-1（a））和電壓表內接法（圖10-3-1（b）） . 圖10-3-1 (1) 內接法：如圖所示，待測內阻檢測值： 其實當時系統的相對偏差很小，可以忽略不計，因此內接法適用于檢測高電阻阻值。
(2)外接法：如圖所示，被測內阻的檢測值： 其實有：所以當時，，，忽略了系統的相對偏差，所以外接方法適用于檢測低阻電阻。 【例3】 實驗組借助實驗室提供的設備，對金屬絲的內阻進行了探究。 所用設備包括：輸出為3V的直流穩壓電源、電流表、被測金屬線、螺旋千分尺（卡尺）、米尺、電阻箱、開關及電線等。 (1)他們剪下一段金屬線，剪短后固定在一根絕緣的米尺上，并在電線上夾上一個金屬小夾子。 金屬夾可以連接到電線。 請根據現有設備設計實驗電路，并連接實際電路 (2) 實驗主要步驟如下： ①正確連接電路，設置好內阻箱的阻值，打開電源電阻的測量儀器是電能表嗎，打開開關； ②讀取電壓表Count的指示，記錄金屬夾的位置； ③關閉開關，打開開關，重復②的操作。 (3) 團隊測得電壓與走線寬度的關系數據，并據此繪制出圖15的關系圖，斜率為-1·m-1（保留三位有效數字） ; 圖中橫軸的截距與電源電動勢的乘積表示內阻之和。 (4) 他們用螺旋千分尺檢測線材的半徑，讀數如圖16所示，線材的半徑為 。 圖15中曲線斜率與電源電動勢與金屬絲截面積的乘積所表示的化學量為，其數值和單位為（保留三位有效數字).
三、多聯水表的使用 1、多聯水表是可以測量電流、電流、電阻等化學量的儀表。 2、（1）多聯水表測試前，應將紅、黑底座分別插在“+、-”插孔中，若指針未指向上零刻度，用螺母起子使指針指向上零刻度（機械調零）。 (2)用多用水表測量電流（或電壓），選擇開關應撥到電流擋（或電壓擋），選擇電阻值，然后紅黑底座與相關家用電器并聯（電流測量）或串聯（電壓測量）。 (3)使用多用水表測量內阻時，應將選擇開關撥到歐姆擋。 測試內阻前，應先調零，再測試。 調零的方法是將紅色和黑色底座直接連接在一起，調節調零旋鈕。 按鈕，使指針指向表盤最右側的內阻零刻度。 如需改變電阻值進行測試，測試前必須調零。 【例4】圖10-3-10所示電路為歐姆表原理圖，電池電動勢E=1.5V，忽略內阻。 G為電壓表，滿偏置電壓為200μA。 指針指示 50μA。 所以Rx的值為()圖10-3-10A。 7.5kΩB。 串聯電路的分壓原理，當表頭串聯一個大內阻時，表頭可裝作電流表，測量大電流。 當作為電阻值為U的電流表安裝時，根據串聯電路的特性，電流除以串聯內阻為U-Ug，由于Ug很小，經過后的電阻值U越大安裝時，較大的電流除以串聯內阻。 串聯內阻為R==-Rg，因為全偏置電壓Ig和全偏置電流Ug很小，需要串聯很大的內阻，安裝后阻值越大，串聯的內阻越大。 安裝后電流表的阻值應為表頭阻值與串聯的內阻阻值之和，即RV=Rg+R，實際上滿足RV=。 (2)電壓表G安裝為量程較大的電壓表。 根據并聯電路的分流原理，當表頭并聯較小的內阻時，表頭可裝作電壓表，測量較大的電壓。 當作為電阻值為I的電壓表安裝時，根據并聯電路的特點，并聯電壓除以內阻為I-Ig，由于Ig很小，I的阻值越大安裝后，電壓除以并聯內阻越大。 并聯內阻為R=。 因為滿偏置電壓Ig和滿偏置電流Ug很小，所以需要并聯一個小阻值的電阻，安裝后阻值I越大，并聯的內阻越小. 安裝后的電壓表的阻值應為表頭電阻與并聯內阻的總內阻值，即RA=。 由于并聯電路的總內阻小于任何內阻，所以電壓表安裝后的阻值RA大于Rg。 而Rg很小，所以加裝的電壓表的阻值RA相當小，這也是實驗室使用的電壓表阻值通常很小的原因。 【例5】如圖10-3-4所示，用一個小電阻電壓表與一個電阻R并聯安裝作為電壓表。 檢查新制作的電壓表時，發現其指示值總是小于或略大于準確值。 應采取下列哪項措施予以糾正（）圖10-3-4A。 如果示值稍小，可在RB上串聯一個遠小于R的內阻 如果示值稍小，可在R電阻C上并聯一個遠大于R的內阻。如果顯示值為略大，可以在RD上串一個比R小很多的內阻 如果顯示值稍大，可以在R上并聯一個比R大很多的內阻。 測試點2：檢測電源電動勢和內阻 1. 實驗原理基于閉合電路的歐姆定理。 方法如下：（1）如圖A所示，改變變阻器的阻值，從電壓表和電壓表上讀出幾組U、I值。 從可用，。
(2)為減少偏差，至少應測量六組U、I值，變化幅度要大一些。 然后在UI圖中畫點，從圖的垂直截距和斜率求E，如圖B所示。 2、實驗步驟 (1) 正確選擇實驗設備，按圖連接實驗設備，使開關處于斷開狀態，將滑動變阻器的滑動觸點滑動到內阻值最大的一端。 (2)閉合開關S，接通電路，記錄此時電流表和電壓表的讀數。 (3)將滑動變阻器的滑動觸點從一端連接到另一端到一定位置，記錄此時電流表和電壓表的讀數。 (4)繼續將滑動變阻器的滑動觸點接到其他幾個位置上，記錄下每個位置對應的電流表和電壓表的指示。 (5) 斷開開關S，拆下電路。 (6)在坐標紙上，以U為橫軸，I為縱軸，做UI圖像，用圖像求E和r。 3、實驗偏差分析（1）偶然偏差：主要來自電流表和電壓表的讀數以及制作UI圖片時畫點不準確。 (2)系統偏差：系統偏差從未計量的電流表分流開始，電壓表的讀數近似視為支路電壓。 事實上，電壓表的讀數略小于支路電壓。 如果圖中虛線（a）所示的圖像是根據實驗得到的數據制作的，那么考慮到電流表的分流后，得到的UI圖像應該是圖中的實線（b）。 可以看出，根據圖中所示的實驗電路測得電源的電動勢，以及電源的內阻。 說明：①當外電路漏電時，電壓表的讀數（即支路電壓的檢測值）等于支路電壓的真實值，所以圖中的（a）、（b）兩條線圖在漏電壓處相交。
②當路端電流（即電流表示數）為 時，由于電壓表示數大于支路電壓，所以兩圖（a）和（b）所示的差異出現在圖。 4.數據處理方法（1）本實驗中，為減少實驗偏差，通常采用圖像法對實驗數據進行處理，即根據各測得的U值和I值制作UI圖像時間，得到的圖形的延長線與U軸的交點為電動勢E，圖形斜率的值為電源的電阻r，即。 (2) 需要注意的是，當電池的電阻較小時，U的變化較小，圖中畫出的點處于圖(A)所示的狀態，大面積的空間以下不能使用。 圖形偏差大。 因此，橫軸不能從零開始，如圖（B）所示，可以放大縱軸，使結果的偏差變小。 此時，曲線與橫軸的交點仍然代表電源的電動勢，但曲線與縱軸的交點不再代表漏電狀態。 估算電阻，應選擇直線上相距較遠的兩個點，根據其位置標量值估算斜率的絕對值，即電阻r。 5、實驗儀器的選擇 本實驗的系統偏差來自未計量電流表的分流。 為了減少這種偏差，需要減少電流表分流器。 有兩種方法可以減少電流表分流。 一是選擇阻值范圍小的滑動變阻器，二是在滿足阻值要求的前提下，選擇阻值較大的電流表。 因為選用阻值范圍小的滑動變阻器，電路中的電流比較大，所以滑動變阻器的額定電壓也要求比較大。 綜上所述，本實驗滑動變阻器的選用原則是：阻值范圍小，額定電壓大； 電流表的選擇原則是：在滿足阻值要求的前提下選擇阻值； 需要根據電源的電動勢和選用的滑動變阻器來確定。
6、滑動變阻器的限流接法和分壓接法：電路負載上的電流調節范圍，負載上的電壓調節范圍，觸電閉合前相同條件下消耗的總功率，電流-b端限流接法，分壓方式a端比較調節范圍大的分壓電路。 分壓電路調節范圍大，保護負載電路。 該限流電路耗煤量小。 滑動變阻器的兩個電路連接可以控制和調節負載的電壓和電流。 In the , the - and the - be to the . (1)一般情況下(滿足安全條件)，由于限流電路耗煤量小，電路結構簡單，應優先考慮。 (2) 在下列情況下，必須使用部分壓接方法。 ① 從零開始連續調節某部分電路的電流或電壓，只能滿足分壓接法。 ②如果實驗提供的水表電阻值或其他設備允許的最大電壓很小，如果采用限流接法，無論怎么調整，電路中的實際電壓（或電流）會超過水表的阻值或設備的最大允許值。 電壓（或電流），為了保護水表或其他設備，必須采用分壓的方法。 ③在伏安法測量內阻的實驗中，當滑動變阻器的阻值遠大于被測內阻時，如果采用限流接法，則內阻上的電壓（或電流）為測得的會變化很小，不利于多次檢測 計算平均值或用圖像處理數據將無法保護家用電器，因此應采用局部壓接的方法。 【例6】實驗題（15分） （1）用絕緣介質隔開的兩個同軸金屬圓柱體組成一個圓錐形電容器，如圖所示。
根據您對平行板電容器電容的了解，嘗試猜測影響圓錐電容器的原因。 ⑵用伏安法檢測干電池的電動勢和內阻。 現有設備為：干電池：電動勢1.5V左右，符號電流表：阻值1V，阻值998.3Ω，符號電壓表：阻值1A，符號滑動變阻器：最大阻值10Ω，符號內阻盒：最大阻值99999.9Ω一個符號單刀單擲開關，幾個符號導線①設計檢測電源電動勢和電阻的電路，畫在指定的方框內。 要求在圖中標出電流表的正負極和電流表的接線端。 ②為滿足本實驗的要求，保證實驗的準確性，電流表的阻值應擴大到原阻值的_____倍，內阻盒的阻值應為____Ω。 【例A.待測干電池（電動勢約1.5V，內阻大于1.0Ω）B.電壓表G（滿偏壓3mA，阻值Rg=10Ω）C.電壓表A（0 ～0.6A,阻值0.1Ω) D.滑動變阻器R1(0～20Ω,10A) E.滑動變阻器R2(0～200Ω,lA) F.定值內阻R0(990Ω) G.若干開關及導線(1 ) 同事發現上面的設備好像沒有電流表，但是給了兩個電壓表，于是設計了兩個參考實驗電路（a）和（b）如圖。 合理的是如圖所示的電路； 在該電路中，為了操作方便和檢測準確，宜選用滑動變阻器（器件前填入字母代號）。 （2）圖B是朋友根據（1）中選擇的合理實驗電路，借助實測數據繪制的I1-I2曲線圖（I1為電壓表G的指示電阻的測量儀器是電能表嗎，I2為電壓表A的指示數），則由圖中可得被測電池的電動勢E=V，電阻r=Ω。
測試點3.多水表的使用。 多用水表是可以測量電流、電流、電阻等化學量的儀表。 使用多聯水表進行測試前，應將紅色和黑色底座分別插入“+”和“-”插頭。 在孔中，如果針不指向上零刻度，用螺母起子使針指向上零刻度（機械調零）。 使用多聯水表測量電流（或電壓）時，應將選擇開關撥到電流擋（或電壓擋），并選擇電阻值，然后將紅、黑兩極與相關家用電器連接起來。并聯（測量電流）或串聯（測量電壓）。 非常需要注意的是，在使用多聯水表測量內阻時，應將選擇開關轉到歐姆擋。 測試內阻前，應先調零后再測試。 調零的方法是將紅色和黑色底座直接連接在一起，調節調零旋鈕，使指針指向表盤最右端。 內阻為零刻度。 如需改變電阻值進行檢測，必須先調零后再進行測試。 由于歐姆塊的刻度不均勻（刻度從右到左越來越密），用歐姆表測試內阻。 阻力大時，并不是指針偏轉越大越準。 其實并不是指針的偏轉度越小越準。 事實上，當指針的偏度太大或太小時，偏差都很大。 內阻值）越近，偏差越小。 當使用多水表的歐姆塊來測量內部電阻時，應遵循以下原則：（1）正確選擇電阻值以使讀數在表盤中心盡可能減少讀數偏差.(2) 歸零，每次換檔重新歸零。 (3) 測試完成后，應將旋鈕旋至最高檔或交流電OFF檔。 【例8】右圖為被測汽車多水表表盤。
⑴若用×10Ω量程檢測內阻，則讀數為Ω??。 ⑵ 如果用DC 10mA檔檢測電壓，讀數為 。 (3) 如果用直流5V檔檢測電流，讀數為 。 同事用電流表和內阻盒測量了干電池的電動勢和內阻。 使用的設備還包括一個固定值內阻（R0=5Ω）、兩個開關和幾根電線。 實驗示意圖如圖14(a)所示。 在圖14(b)的實物圖中，部分電路已經正確連接，請完成其余電路的連接。 請完成以下主要實驗步驟： A.檢查并調整電流表指針至零位； 調整電阻盒，顯示如圖14(c)所示，讀取內阻值，閉合開關s1，斷開開關s2，電流表讀數為1.49V； C、打開開關，電流表讀數為1.16V； 切斷開關s1。 根據測量數據，估算干電池的電阻值（估算結果保留兩位有效數字）。 因為所有的電流表都不是理想的電流表，測得的電動勢與實際值有偏差（填“大”或“小”）。 1對1個性化輔導8 圖16 圖14 圖15 εεr0PI Test RxU Test
