授课教师：初（高）中学生：上课日期、月、日、2012年阶段：基础（√）加强（）加强（）教案总二班第2课教学主题：水表安装教学目标：熟悉原理水表的安装 教学难点： 重点：分压和限流，内接和外接：水表的透析和电阻检测知识 1、电流表的安装（1）电压表G作为电流表安装 1、原理：电压表（表头）串联电阻值较大的。 2、串联内阻的阻值：设表头全偏置电压为Ig，电阻为Rg，全偏置电流为Ug。 如果安装后的电阻为U，根据串联电路的特性，串联的内阻为R==-Rg.3。 安装的电流表电阻RV=Rg+R=。 【例1】A、B两只电流表安装同一个电压表，其阻值分别为5V、15V。 为了检测15-20V 如果串联使用两个电流表A和B，则两个表的（） A.读数相同 B.指针偏角相同 C.读数相反与表D的阻值成正比。指针的偏角与表的阻值成反比 (2)电压表G安装为量程较大的电压表。 1、原理：电压表（表头）并联一个小电阻值。 2、与内阻并联的电阻表头满偏置电压为Ig，电阻为Rg，满偏置电流为Ug，安装后电阻值为I，根据并联电路的特点，有：R(I-Ig)=IgRg=Ug，则并联内阻为R=.3。 电压表安装后的阻值为RA =。 【例2】在图10-3-15所示电路中，安装两个相同的电压表，分别为A1（0-3A）和A2（0-0.6A）电压表，并将两个电压表并联在电路中检测电压。 下列说法正确的是（）图10-3-15A。 当电压表A1的指针半偏时，电压表A2的指针也半偏。 B. 电压表A1 的指针半偏 电压表A2 的指针已经全偏。 C、当电压表A1的读数为1A时，电压表A2的读数为0.6AD。 当电压表A1的读数为1A时，支路中的电压I为1.2A 二、伏安法测量内阻 1、原理：伏安法测量内阻的原理是欧姆定律。 只要测量通过被测内阻的电压和两端的电流，那么根据R=U/I就可以得到被测内阻的阻值。 2、电路：检测电路有两种选择：电压表外接法（图10-3-1（a））和电压表内接法（图10-3-1（b）） . 图10-3-1 (1) 内接法：如图所示，待测内阻检测值： 其实当时系统的相对偏差很小，可以忽略不计，因此内接法适用于检测高电阻阻值。
(2)外接法：如图所示，被测内阻的检测值： 其实有：所以当时，，，忽略了系统的相对偏差，所以外接方法适用于检测低阻电阻。 【例3】 实验组借助实验室提供的设备，对金属丝的内阻进行了探究。 所用设备包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、被测金属线、螺旋千分尺（卡尺）、米尺、电阻箱、开关及电线等。 (1)他们剪下一段金属线，剪短后固定在一根绝缘的米尺上，并在电线上夹上一个金属小夹子。 金属夹可以连接到电线。 请根据现有设备设计实验电路，并连接实际电路 (2) 实验主要步骤如下： ①正确连接电路，设置好内阻箱的阻值，打开电源电阻的测量仪器是电能表吗，打开开关； ②读取电压表Count的指示，记录金属夹的位置； ③关闭开关，打开开关，重复②的操作。 (3) 团队测得电压与走线宽度的关系数据，并据此绘制出图15的关系图，斜率为-1·m-1（保留三位有效数字） ; 图中横轴的截距与电源电动势的乘积表示内阻之和。 (4) 他们用螺旋千分尺检测线材的半径，读数如图16所示，线材的半径为 。 图15中曲线斜率与电源电动势与金属丝截面积的乘积所表示的化学量为，其数值和单位为（保留三位有效数字).
三、多联水表的使用 1、多联水表是可以测量电流、电流、电阻等化学量的仪表。 2、（1）多联水表测试前，应将红、黑底座分别插在“+、-”插孔中，若指针未指向上零刻度，用螺母起子使指针指向上零刻度（机械调零）。 (2)用多用水表测量电流（或电压），选择开关应拨到电流挡（或电压挡），选择电阻值，然后红黑底座与相关家用电器并联（电流测量）或串联（电压测量）。 (3)使用多用水表测量内阻时，应将选择开关拨到欧姆挡。 测试内阻前，应先调零，再测试。 调零的方法是将红色和黑色底座直接连接在一起，调节调零旋钮。 按钮，使指针指向表盘最右侧的内阻零刻度。 如需改变电阻值进行测试，测试前必须调零。 【例4】图10-3-10所示电路为欧姆表原理图，电池电动势E=1.5V，忽略内阻。 G为电压表，满偏置电压为200μA。 指针指示 50μA。 所以Rx的值为()图10-3-10A。 7.5kΩB。 串联电路的分压原理，当表头串联一个大内阻时，表头可装作电流表，测量大电流。 当作为电阻值为U的电流表安装时，根据串联电路的特性，电流除以串联内阻为U-Ug，由于Ug很小，经过后的电阻值U越大安装时，较大的电流除以串联内阻。 串联内阻为R==-Rg，因为全偏置电压Ig和全偏置电流Ug很小，需要串联很大的内阻，安装后阻值越大，串联的内阻越大。 安装后电流表的阻值应为表头阻值与串联的内阻阻值之和，即RV=Rg+R，实际上满足RV=。 (2)电压表G安装为量程较大的电压表。 根据并联电路的分流原理，当表头并联较小的内阻时，表头可装作电压表，测量较大的电压。 当作为电阻值为I的电压表安装时，根据并联电路的特点，并联电压除以内阻为I-Ig，由于Ig很小，I的阻值越大安装后，电压除以并联内阻越大。 并联内阻为R=。 因为满偏置电压Ig和满偏置电流Ug很小，所以需要并联一个小阻值的电阻，安装后阻值I越大，并联的内阻越小. 安装后的电压表的阻值应为表头电阻与并联内阻的总内阻值，即RA=。 由于并联电路的总内阻小于任何内阻，所以电压表安装后的阻值RA大于Rg。 而Rg很小，所以加装的电压表的阻值RA相当小，这也是实验室使用的电压表阻值通常很小的原因。 【例5】如图10-3-4所示，用一个小电阻电压表与一个电阻R并联安装作为电压表。 检查新制作的电压表时，发现其指示值总是小于或略大于准确值。 应采取下列哪项措施予以纠正（）图10-3-4A。 如果示值稍小，可在RB上串联一个远小于R的内阻 如果示值稍小，可在R电阻C上并联一个远大于R的内阻。如果显示值为略大，可以在RD上串一个比R小很多的内阻 如果显示值稍大，可以在R上并联一个比R大很多的内阻。 测试点2：检测电源电动势和内阻 1. 实验原理基于闭合电路的欧姆定理。 方法如下：（1）如图A所示，改变变阻器的阻值，从电压表和电压表上读出几组U、I值。 从可用，。
(2)为减少偏差，至少应测量六组U、I值，变化幅度要大一些。 然后在UI图中画点，从图的垂直截距和斜率求E，如图B所示。 2、实验步骤 (1) 正确选择实验设备，按图连接实验设备，使开关处于断开状态，将滑动变阻器的滑动触点滑动到内阻值最大的一端。 (2)闭合开关S，接通电路，记录此时电流表和电压表的读数。 (3)将滑动变阻器的滑动触点从一端连接到另一端到一定位置，记录此时电流表和电压表的读数。 (4)继续将滑动变阻器的滑动触点接到其他几个位置上，记录下每个位置对应的电流表和电压表的指示。 (5) 断开开关S，拆下电路。 (6)在坐标纸上，以U为横轴，I为纵轴，做UI图像，用图像求E和r。 3、实验偏差分析（1）偶然偏差：主要来自电流表和电压表的读数以及制作UI图片时画点不准确。 (2)系统偏差：系统偏差从未计量的电流表分流开始，电压表的读数近似视为支路电压。 事实上，电压表的读数略小于支路电压。 如果图中虚线（a）所示的图像是根据实验得到的数据制作的，那么考虑到电流表的分流后，得到的UI图像应该是图中的实线（b）。 可以看出，根据图中所示的实验电路测得电源的电动势，以及电源的内阻。 说明：①当外电路漏电时，电压表的读数（即支路电压的检测值）等于支路电压的真实值，所以图中的（a）、（b）两条线图在漏电压处相交。
②当路端电流（即电流表示数）为 时，由于电压表示数大于支路电压，所以两图（a）和（b）所示的差异出现在图。 4.数据处理方法（1）本实验中，为减少实验偏差，通常采用图像法对实验数据进行处理，即根据各测得的U值和I值制作UI图像时间，得到的图形的延长线与U轴的交点为电动势E，图形斜率的值为电源的电阻r，即。 (2) 需要注意的是，当电池的电阻较小时，U的变化较小，图中画出的点处于图(A)所示的状态，大面积的空间以下不能使用。 图形偏差大。 因此，横轴不能从零开始，如图（B）所示，可以放大纵轴，使结果的偏差变小。 此时，曲线与横轴的交点仍然代表电源的电动势，但曲线与纵轴的交点不再代表漏电状态。 估算电阻，应选择直线上相距较远的两个点，根据其位置标量值估算斜率的绝对值，即电阻r。 5、实验仪器的选择 本实验的系统偏差来自未计量电流表的分流。 为了减少这种偏差，需要减少电流表分流器。 有两种方法可以减少电流表分流。 一是选择阻值范围小的滑动变阻器，二是在满足阻值要求的前提下，选择阻值较大的电流表。 因为选用阻值范围小的滑动变阻器，电路中的电流比较大，所以滑动变阻器的额定电压也要求比较大。 综上所述，本实验滑动变阻器的选用原则是：阻值范围小，额定电压大； 电流表的选择原则是：在满足阻值要求的前提下选择阻值； 需要根据电源的电动势和选用的滑动变阻器来确定。
6、滑动变阻器的限流接法和分压接法：电路负载上的电流调节范围，负载上的电压调节范围，触电闭合前相同条件下消耗的总功率，电流-b端限流接法，分压方式a端比较调节范围大的分压电路。 分压电路调节范围大，保护负载电路。 该限流电路耗煤量小。 滑动变阻器的两个电路连接可以控制和调节负载的电压和电流。 In the , the - and the - be to the . (1)一般情况下(满足安全条件)，由于限流电路耗煤量小，电路结构简单，应优先考虑。 (2) 在下列情况下，必须使用部分压接方法。 ① 从零开始连续调节某部分电路的电流或电压，只能满足分压接法。 ②如果实验提供的水表电阻值或其他设备允许的最大电压很小，如果采用限流接法，无论怎么调整，电路中的实际电压（或电流）会超过水表的阻值或设备的最大允许值。 电压（或电流），为了保护水表或其他设备，必须采用分压的方法。 ③在伏安法测量内阻的实验中，当滑动变阻器的阻值远大于被测内阻时，如果采用限流接法，则内阻上的电压（或电流）为测得的会变化很小，不利于多次检测 计算平均值或用图像处理数据将无法保护家用电器，因此应采用局部压接的方法。 【例6】实验题（15分） （1）用绝缘介质隔开的两个同轴金属圆柱体组成一个圆锥形电容器，如图所示。
根据您对平行板电容器电容的了解，尝试猜测影响圆锥电容器的原因。 ⑵用伏安法检测干电池的电动势和内阻。 现有设备为：干电池：电动势1.5V左右，符号电流表：阻值1V，阻值998.3Ω，符号电压表：阻值1A，符号滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号内阻盒：最大阻值99999.9Ω一个符号单刀单掷开关，几个符号导线①设计检测电源电动势和电阻的电路，画在指定的方框内。 要求在图中标出电流表的正负极和电流表的接线端。 ②为满足本实验的要求，保证实验的准确性，电流表的阻值应扩大到原阻值的_____倍，内阻盒的阻值应为____Ω。 【例A.待测干电池（电动势约1.5V，内阻大于1.0Ω）B.电压表G（满偏压3mA，阻值Rg=10Ω）C.电压表A（0 ～0.6A,阻值0.1Ω) D.滑动变阻器R1(0～20Ω,10A) E.滑动变阻器R2(0～200Ω,lA) F.定值内阻R0(990Ω) G.若干开关及导线(1 ) 同事发现上面的设备好像没有电流表，但是给了两个电压表，于是设计了两个参考实验电路（a）和（b）如图。 合理的是如图所示的电路； 在该电路中，为了操作方便和检测准确，宜选用滑动变阻器（器件前填入字母代号）。 （2）图B是朋友根据（1）中选择的合理实验电路，借助实测数据绘制的I1-I2曲线图（I1为电压表G的指示电阻的测量仪器是电能表吗，I2为电压表A的指示数），则由图中可得被测电池的电动势E=V，电阻r=Ω。
测试点3.多水表的使用。 多用水表是可以测量电流、电流、电阻等化学量的仪表。 使用多联水表进行测试前，应将红色和黑色底座分别插入“+”和“-”插头。 在孔中，如果针不指向上零刻度，用螺母起子使针指向上零刻度（机械调零）。 使用多联水表测量电流（或电压）时，应将选择开关拨到电流挡（或电压挡），并选择电阻值，然后将红、黑两极与相关家用电器连接起来。并联（测量电流）或串联（测量电压）。 非常需要注意的是，在使用多联水表测量内阻时，应将选择开关转到欧姆挡。 测试内阻前，应先调零后再测试。 调零的方法是将红色和黑色底座直接连接在一起，调节调零旋钮，使指针指向表盘最右端。 内阻为零刻度。 如需改变电阻值进行检测，必须先调零后再进行测试。 由于欧姆块的刻度不均匀（刻度从右到左越来越密），用欧姆表测试内阻。 阻力大时，并不是指针偏转越大越准。 其实并不是指针的偏转度越小越准。 事实上，当指针的偏度太大或太小时，偏差都很大。 内阻值）越近，偏差越小。 当使用多水表的欧姆块来测量内部电阻时，应遵循以下原则：（1）正确选择电阻值以使读数在表盘中心尽可能减少读数偏差.(2) 归零，每次换档重新归零。 (3) 测试完成后，应将旋钮旋至最高档或交流电OFF档。 【例8】右图为被测汽车多水表表盘。
⑴若用×10Ω量程检测内阻，则读数为Ω。 ⑵ 如果用DC 10mA档检测电压，读数为 。 (3) 如果用直流5V档检测电流，读数为 。 同事用电流表和内阻盒测量了干电池的电动势和内阻。 使用的设备还包括一个固定值内阻（R0=5Ω）、两个开关和几根电线。 实验示意图如图14(a)所示。 在图14(b)的实物图中，部分电路已经正确连接，请完成其余电路的连接。 请完成以下主要实验步骤： A.检查并调整电流表指针至零位； 调整电阻盒，显示如图14(c)所示，读取内阻值，闭合开关s1，断开开关s2，电流表读数为1.49V； C、打开开关，电流表读数为1.16V； 切断开关s1。 根据测量数据，估算干电池的电阻值（估算结果保留两位有效数字）。 因为所有的电流表都不是理想的电流表，测得的电动势与实际值有偏差（填“大”或“小”）。 1对1个性化辅导8 图16 图14 图15 εεr0PI Test RxU Test
