专题21 电学实验-【人教】2023年高考物理必背知识手册.doc

专题21 电学实验
电学实验
观察电容器的充、放电现象
导体电阻率的测量
测绘小灯泡的伏安特性曲线（新教材已删除）
测量电源的电动势和内电阻
用多用电表测量电学中的物理量.
探究影响感应电流方向的因素
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
一、观察电容器的充、放电现象
1、实验原理
①电容器的充电过程：如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．
在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0 .
②电容器的放电过程：如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流．
放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零．
2、实验步骤
①按图连接好电路．
②把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．
③将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．
④记录好实验结果，关闭电源．
3、注意事项
①电流表要选用小量程的灵敏电流计．
②要选择大容量的电容器．
③实验要在干燥的环境中进行．
技巧点拨：用传感器观察电容器的放电过程
电流传感器可以像电流表一样测量电流。不同的是，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化。此外，由于它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的 I-t 图像。
照图甲连接电路。电源用直流 8 V左右，电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 I-t 图像（图乙）。
二、导体电阻率的测量
1、实验原理：由得，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.

2、实验器材：被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．
3、实验过程
①用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
②连接好用伏安法测电阻的实验电路．
③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
④把滑动变阻器的滑片调到最左(填“左”或“右”)端．
⑤闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内．
⑥将测得的R、l、d值，代入公式中，计算出金属丝的电阻率．
4、求R的平均值时可用两种方法
①用R＝分别算出各次的数值，再取平均值．
②用U－I图线的斜率求出．
5、注意事项
①本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．
②测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值．
③测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．
Ⅰ、用刻度尺测量电阻丝的直径
Ⅱ、用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径
④在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．
⑤若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去．
6、误差分析
①金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差．
②测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由，知ρ测<ρ真．
③通电电流过大，时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差．
三、测绘小灯泡的伏安特性曲线（新教材已删除）
1、实验原理：用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．