授課教師：初（高）中學(xué)生：上課日期、月、日、2012年階段：基礎(chǔ)（√）加強(qiáng)（）加強(qiáng)（）教案總二班第2課教學(xué)主題：水表安裝教學(xué)目標(biāo)：熟悉原理水表的安裝 教學(xué)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：分壓和限流，內(nèi)接和外接：水表的透析和電阻檢測(cè)知識(shí) 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(lián)電阻值較大的。 2、串聯(lián)內(nèi)阻的阻值：設(shè)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(jù)串聯(lián)電路的特性，串聯(lián)的內(nèi)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(gè)電壓表，其阻值分別為5V、15V。 為了檢測(cè)15-20V 如果串聯(lián)使用兩個(gè)電流表A和B，則兩個(gè)表的（） A.讀數(shù)相同 B.指針偏角相同 C.讀數(shù)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(lián)一個(gè)小電阻值。 2、與內(nèi)阻并聯(lián)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(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，有：R(I-Ig)=IgRg=Ug，則并聯(lián)內(nèi)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(gè)相同的電壓表，分別為A1（0-3A）和A2（0-0.6A）電壓表，并將兩個(gè)電壓表并聯(lián)在電路中檢測(cè)電壓。 下列說(shuō)法正確的是（）圖10-3-15A。 當(dāng)電壓表A1的指針半偏時(shí)，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(jīng)全偏。 C、當(dāng)電壓表A1的讀數(shù)為1A時(shí)，電壓表A2的讀數(shù)為0.6AD。 當(dāng)電壓表A1的讀數(shù)為1A時(shí)，支路中的電壓I為1.2A 二、伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻 1、原理：伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻的原理是歐姆定律。 只要測(cè)量通過(guò)被測(cè)內(nèi)阻的電壓和兩端的電流，那么根據(jù)R=U/I就可以得到被測(cè)內(nèi)阻的阻值。 2、電路：檢測(cè)電路有兩種選擇：電壓表外接法（圖10-3-1（a））和電壓表內(nèi)接法（圖10-3-1（b）） . 圖10-3-1 (1) 內(nèi)接法：如圖所示，待測(cè)內(nèi)阻檢測(cè)值： 其實(shí)當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的相對(duì)偏差很小，可以忽略不計(jì)，因此內(nèi)接法適用于檢測(cè)高電阻阻值。
(2)外接法：如圖所示，被測(cè)內(nèi)阻的檢測(cè)值： 其實(shí)有：所以當(dāng)時(shí)，，，忽略了系統(tǒng)的相對(duì)偏差，所以外接方法適用于檢測(cè)低阻電阻。 【例3】 實(shí)驗(yàn)組借助實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，對(duì)金屬絲的內(nèi)阻進(jìn)行了探究。 所用設(shè)備包括：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、被測(cè)金屬線、螺旋千分尺（卡尺）、米尺、電阻箱、開關(guān)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(gè)金屬小夾子。 金屬夾可以連接到電線。 請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接實(shí)際電路 (2) 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①正確連接電路，設(shè)置好內(nèi)阻箱的阻值，打開電源電阻的測(cè)量?jī)x器是電能表嗎，打開開關(guān)； ②讀取電壓表Count的指示，記錄金屬夾的位置； ③關(guān)閉開關(guān)，打開開關(guān)，重復(fù)②的操作。 (3) 團(tuán)隊(duì)測(cè)得電壓與走線寬度的關(guān)系數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪制出圖15的關(guān)系圖，斜率為-1·m-1（保留三位有效數(shù)字） ; 圖中橫軸的截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積表示內(nèi)阻之和。 (4) 他們用螺旋千分尺檢測(cè)線材的半徑，讀數(shù)如圖16所示，線材的半徑為 。 圖15中曲線斜率與電源電動(dòng)勢(shì)與金屬絲截面積的乘積所表示的化學(xué)量為，其數(shù)值和單位為（保留三位有效數(shù)字).
三、多聯(lián)水表的使用 1、多聯(lián)水表是可以測(cè)量電流、電流、電阻等化學(xué)量的儀表。 2、（1）多聯(lián)水表測(cè)試前，應(yīng)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(jī)械調(diào)零）。 (2)用多用水表測(cè)量電流（或電壓），選擇開關(guān)應(yīng)撥到電流擋（或電壓擋），選擇電阻值，然后紅黑底座與相關(guān)家用電器并聯(lián)（電流測(cè)量）或串聯(lián)（電壓測(cè)量）。 (3)使用多用水表測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)，應(yīng)將選擇開關(guān)撥到歐姆擋。 測(cè)試內(nèi)阻前，應(yīng)先調(diào)零，再測(cè)試。 調(diào)零的方法是將紅色和黑色底座直接連接在一起，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕。 按鈕，使指針指向表盤最右側(cè)的內(nèi)阻零刻度。 如需改變電阻值進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試前必須調(diào)零。 【例4】圖10-3-10所示電路為歐姆表原理圖，電池電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，忽略內(nèi)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(lián)電路的分壓原理，當(dāng)表頭串聯(lián)一個(gè)大內(nèi)阻時(shí)，表頭可裝作電流表，測(cè)量大電流。 當(dāng)作為電阻值為U的電流表安裝時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的特性，電流除以串聯(lián)內(nèi)阻為U-Ug，由于Ug很小，經(jīng)過(guò)后的電阻值U越大安裝時(shí)，較大的電流除以串聯(lián)內(nèi)阻。 串聯(lián)內(nèi)阻為R==-Rg，因?yàn)槿秒妷篒g和全偏置電流Ug很小，需要串聯(lián)很大的內(nèi)阻，安裝后阻值越大，串聯(lián)的內(nèi)阻越大。 安裝后電流表的阻值應(yīng)為表頭阻值與串聯(lián)的內(nèi)阻阻值之和，即RV=Rg+R，實(shí)際上滿足RV=。 (2)電壓表G安裝為量程較大的電壓表。 根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，當(dāng)表頭并聯(lián)較小的內(nèi)阻時(shí)，表頭可裝作電壓表，測(cè)量較大的電壓。 當(dāng)作為電阻值為I的電壓表安裝時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，并聯(lián)電壓除以內(nèi)阻為I-Ig，由于Ig很小，I的阻值越大安裝后，電壓除以并聯(lián)內(nèi)阻越大。 并聯(lián)內(nèi)阻為R=。 因?yàn)闈M偏置電壓Ig和滿偏置電流Ug很小，所以需要并聯(lián)一個(gè)小阻值的電阻，安裝后阻值I越大，并聯(lián)的內(nèi)阻越小. 安裝后的電壓表的阻值應(yīng)為表頭電阻與并聯(lián)內(nèi)阻的總內(nèi)阻值，即RA=。 由于并聯(lián)電路的總內(nèi)阻小于任何內(nèi)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(dāng)小，這也是實(shí)驗(yàn)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(gè)小電阻電壓表與一個(gè)電阻R并聯(lián)安裝作為電壓表。 檢查新制作的電壓表時(shí)，發(fā)現(xiàn)其指示值總是小于或略大于準(zhǔn)確值。 應(yīng)采取下列哪項(xiàng)措施予以糾正（）圖10-3-4A。 如果示值稍小，可在RB上串聯(lián)一個(gè)遠(yuǎn)小于R的內(nèi)阻 如果示值稍小，可在R電阻C上并聯(lián)一個(gè)遠(yuǎn)大于R的內(nèi)阻。如果顯示值為略大，可以在RD上串一個(gè)比R小很多的內(nèi)阻 如果顯示值稍大，可以在R上并聯(lián)一個(gè)比R大很多的內(nèi)阻。 測(cè)試點(diǎn)2：檢測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 1. 實(shí)驗(yàn)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(yīng)測(cè)量六組U、I值，變化幅度要大一些。 然后在UI圖中畫點(diǎn)，從圖的垂直截距和斜率求E，如圖B所示。 2、實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 正確選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備，按圖連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使開關(guān)處于斷開狀態(tài)，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)到內(nèi)阻值最大的一端。 (2)閉合開關(guān)S，接通電路，記錄此時(shí)電流表和電壓表的讀數(shù)。 (3)將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)從一端連接到另一端到一定位置，記錄此時(shí)電流表和電壓表的讀數(shù)。 (4)繼續(xù)將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)接到其他幾個(gè)位置上，記錄下每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的電流表和電壓表的指示。 (5) 斷開開關(guān)S，拆下電路。 (6)在坐標(biāo)紙上，以U為橫軸，I為縱軸，做UI圖像，用圖像求E和r。 3、實(shí)驗(yàn)偏差分析（1）偶然偏差：主要來(lái)自電流表和電壓表的讀數(shù)以及制作UI圖片時(shí)畫點(diǎn)不準(zhǔn)確。 (2)系統(tǒng)偏差：系統(tǒng)偏差從未計(jì)量的電流表分流開始，電壓表的讀數(shù)近似視為支路電壓。 事實(shí)上，電壓表的讀數(shù)略小于支路電壓。 如果圖中虛線（a）所示的圖像是根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)制作的，那么考慮到電流表的分流后，得到的UI圖像應(yīng)該是圖中的實(shí)線（b）。 可以看出，根據(jù)圖中所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)得電源的電動(dòng)勢(shì)，以及電源的內(nèi)阻。 說(shuō)明：①當(dāng)外電路漏電時(shí)，電壓表的讀數(shù)（即支路電壓的檢測(cè)值）等于支路電壓的真實(shí)值，所以圖中的（a）、（b）兩條線圖在漏電壓處相交。
②當(dāng)路端電流（即電流表示數(shù)）為 時(shí)，由于電壓表示數(shù)大于支路電壓，所以兩圖（a）和（b）所示的差異出現(xiàn)在圖。 4.數(shù)據(jù)處理方法（1）本實(shí)驗(yàn)中，為減少實(shí)驗(yàn)偏差，通常采用圖像法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即根據(jù)各測(cè)得的U值和I值制作UI圖像時(shí)間，得到的圖形的延長(zhǎng)線與U軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)E，圖形斜率的值為電源的電阻r，即。 (2) 需要注意的是，當(dāng)電池的電阻較小時(shí)，U的變化較小，圖中畫出的點(diǎn)處于圖(A)所示的狀態(tài)，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(jié)果的偏差變小。 此時(shí)，曲線與橫軸的交點(diǎn)仍然代表電源的電動(dòng)勢(shì)，但曲線與縱軸的交點(diǎn)不再代表漏電狀態(tài)。 估算電阻，應(yīng)選擇直線上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)，根據(jù)其位置標(biāo)量值估算斜率的絕對(duì)值，即電阻r。 5、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)偏差來(lái)自未計(jì)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(dòng)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?yàn)檫x用阻值范圍小的滑動(dòng)變阻器，電路中的電流比較大，所以滑動(dòng)變阻器的額定電壓也要求比較大。 綜上所述，本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)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(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)和選用的滑動(dòng)變阻器來(lái)確定。
6、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法：電路負(fù)載上的電流調(diào)節(jié)范圍，負(fù)載上的電壓調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)范圍大的分壓電路。 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大，保護(hù)負(fù)載電路。 該限流電路耗煤量小。 滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)電路連接可以控制和調(diào)節(jié)負(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)優(yōu)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(xù)調(diào)節(jié)某部分電路的電流或電壓，只能滿足分壓接法。 ②如果實(shí)驗(yàn)提供的水表電阻值或其他設(shè)備允許的最大電壓很小，如果采用限流接法，無(wú)論怎么調(diào)整，電路中的實(shí)際電壓（或電流）會(huì)超過(guò)水表的阻值或設(shè)備的最大允許值。 電壓（或電流），為了保護(hù)水表或其他設(shè)備，必須采用分壓的方法。 ③在伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)大于被測(cè)內(nèi)阻時(shí)，如果采用限流接法，則內(nèi)阻上的電壓（或電流）為測(cè)得的會(huì)變化很小，不利于多次檢測(cè) 計(jì)算平均值或用圖像處理數(shù)據(jù)將無(wú)法保護(hù)家用電器，因此應(yīng)采用局部壓接的方法。 【例6】實(shí)驗(yàn)題（15分） （1）用絕緣介質(zhì)隔開的兩個(gè)同軸金屬圓柱體組成一個(gè)圓錐形電容器，如圖所示。
根據(jù)您對(duì)平行板電容器電容的了解，嘗試猜測(cè)影響圓錐電容器的原因。 ⑵用伏安法檢測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 現(xiàn)有設(shè)備為：干電池：電動(dòng)勢(shì)1.5V左右，符號(hào)電流表：阻值1V，阻值998.3Ω，符號(hào)電壓表：阻值1A，符號(hào)滑動(dòng)變阻器：最大阻值10Ω，符號(hào)內(nèi)阻盒：最大阻值99999.9Ω一個(gè)符號(hào)單刀單擲開關(guān)，幾個(gè)符號(hào)導(dǎo)線①設(shè)計(jì)檢測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和電阻的電路，畫在指定的方框內(nèi)。 要求在圖中標(biāo)出電流表的正負(fù)極和電流表的接線端。 ②為滿足本實(shí)驗(yàn)的要求，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，電流表的阻值應(yīng)擴(kuò)大到原阻值的_____倍，內(nèi)阻盒的阻值應(yīng)為____Ω。 【例A.待測(cè)干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)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(dòng)變阻器R1(0～20Ω,10A) E.滑動(dòng)變阻器R2(0～200Ω,lA) F.定值內(nèi)阻R0(990Ω) G.若干開關(guān)及導(dǎo)線(1 ) 同事發(fā)現(xiàn)上面的設(shè)備好像沒有電流表，但是給了兩個(gè)電壓表，于是設(shè)計(jì)了兩個(gè)參考實(shí)驗(yàn)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(cè)準(zhǔn)確，宜選用滑動(dòng)變阻器（器件前填入字母代號(hào)）。 （2）圖B是朋友根據(jù)（1）中選擇的合理實(shí)驗(yàn)電路，借助實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的I1-I2曲線圖（I1為電壓表G的指示電阻的測(cè)量?jī)x器是電能表嗎，I2為電壓表A的指示數(shù)），則由圖中可得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=V，電阻r=Ω。
測(cè)試點(diǎn)3.多水表的使用。 多用水表是可以測(cè)量電流、電流、電阻等化學(xué)量的儀表。 使用多聯(lián)水表進(jìn)行測(cè)試前，應(yīng)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(jī)械調(diào)零）。 使用多聯(lián)水表測(cè)量電流（或電壓）時(shí)，應(yīng)將選擇開關(guān)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(guān)家用電器連接起來(lái)。并聯(lián)（測(cè)量電流）或串聯(lián)（測(cè)量電壓）。 非常需要注意的是，在使用多聯(lián)水表測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)，應(yīng)將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到歐姆擋。 測(cè)試內(nèi)阻前，應(yīng)先調(diào)零后再測(cè)試。 調(diào)零的方法是將紅色和黑色底座直接連接在一起，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針指向表盤最右端。 內(nèi)阻為零刻度。 如需改變電阻值進(jìn)行檢測(cè)，必須先調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)試。 由于歐姆塊的刻度不均勻（刻度從右到左越來(lái)越密），用歐姆表測(cè)試內(nèi)阻。 阻力大時(shí)，并不是指針偏轉(zhuǎn)越大越準(zhǔn)。 其實(shí)并不是指針的偏轉(zhuǎn)度越小越準(zhǔn)。 事實(shí)上，當(dāng)指針的偏度太大或太小時(shí)，偏差都很大。 內(nèi)阻值）越近，偏差越小。 當(dāng)使用多水表的歐姆塊來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)部電阻時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：（1）正確選擇電阻值以使讀數(shù)在表盤中心盡可能減少讀數(shù)偏差.(2) 歸零，每次換檔重新歸零。 (3) 測(cè)試完成后，應(yīng)將旋鈕旋至最高檔或交流電OFF檔。 【例8】右圖為被測(cè)汽車多水表表盤。
⑴若用×10Ω量程檢測(cè)內(nèi)阻，則讀數(shù)為Ω??。 ⑵ 如果用DC 10mA檔檢測(cè)電壓，讀數(shù)為 。 (3) 如果用直流5V檔檢測(cè)電流，讀數(shù)為 。 同事用電流表和內(nèi)阻盒測(cè)量了干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 使用的設(shè)備還包括一個(gè)固定值內(nèi)阻（R0=5Ω）、兩個(gè)開關(guān)和幾根電線。 實(shí)驗(yàn)示意圖如圖14(a)所示。 在圖14(b)的實(shí)物圖中，部分電路已經(jīng)正確連接，請(qǐng)完成其余電路的連接。 請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟： A.檢查并調(diào)整電流表指針至零位； 調(diào)整電阻盒，顯示如圖14(c)所示，讀取內(nèi)阻值，閉合開關(guān)s1，斷開開關(guān)s2，電流表讀數(shù)為1.49V； C、打開開關(guān)，電流表讀數(shù)為1.16V； 切斷開關(guān)s1。 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，估算干電池的電阻值（估算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 因?yàn)樗械碾娏鞅矶疾皇抢硐氲碾娏鞅?，測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)與實(shí)際值有偏差（填“大”或“小”）。 1對(duì)1個(gè)性化輔導(dǎo)8 圖16 圖14 圖15 εεr0PI Test RxU Test
