电学实验:伏安法与电源的特性
电学实验的核心矛盾:电表不是理想的。电流表有微小内阻、电压表会分走电流——怎么接表、怎么读图决定了测得准不准。这一篇覆盖两个必做实验与一类重要元件。
伏安法测电阻:内接还是外接
用电压表测 两端电压、电流表测通过它的电流,。但两表必然一个“测不准”:
- 电流表外接(电压表直接并联在 两端):电压读数准确,但电压表分走了一部分电流——测得值偏小。适合测小电阻( 远小于电压表内阻时分流可忽略)。
- 电流表内接(电流表串联在 支路里):电流读数准确,但电流表分压——测得值偏大。适合测大电阻( 远大于电流表内阻时分压可忽略)。
口诀记法:大内小外——大电阻用内接、小电阻用外接。更稳的办法是试触法:两次接法中哪个表的读数变化明显,就说明它被“污染”得更少,选变化小的那种接法。
测电源的电动势和内阻
电源的特性由两个参数描述:电动势 与内阻 ,满足 。用电压表测路端电压 、电流表测干路电流 ,改变滑动变阻器取多组 :
– 图线是一条下降直线:纵轴截距就是 ,斜率大小就是 。让直线“跑”出大量数据点的共同趋势,偶然误差自动被平均掉——这是图像法在电学里的标准用法。注意内阻较小时电流要控制得小(放电太猛会发热改变内阻),必要时给电源串一个定值保护电阻。
多用电表与传感器初探
多用电表是“三表合一”:直流电压挡、直流电流挡、欧姆挡(外加交流挡)。欧姆挡内部自带电池,读数 = 刻度 × 倍率,每次换挡必须调零;测电阻时被测元件要与电路断开。
欧姆挡的原理恰好是理解传感器的钥匙——传感器把“非电学量”翻译成电阻变化:
- 热敏电阻:半导体材质,温度升高电阻减小(与金属热电阻相反);
- 光敏电阻:光照增强电阻减小。
应用俯拾皆是:光控路灯(光敏电阻 + 电磁继电器)、火灾报警(热敏电阻)、电子秤(应变片)……“非电学量 → 电阻 → 电压/电流 → 电路做出反应”,这条翻译链条就是传感器的全部逻辑。
小结
- 伏安法口诀“大内小外”:接法误差来自电表不理想,试触法可辅助判断;
- 测 、:– 图线,纵截距 、斜率大小 ;
- 多用电表欧姆挡换挡调零;热敏/光敏电阻把温度与光照翻译成电阻,是传感器的核心;
- 电学实验的通用心法:读准图、选对表、控住流。