【高中物理筆記|睿叔物理】10電學(xué)實(shí)驗(yàn)
以下筆記為睿叔所講總結(jié)+本人心得合并。”
“※”表示睿叔口述但截圖中沒有出現(xiàn)或表意不明的內(nèi)容。
“///”表示自己總結(jié)補(bǔ)充或根據(jù)視頻內(nèi)容對(duì)睿叔所說進(jìn)行擴(kuò)充。
【10電學(xué)實(shí)驗(yàn)】
A模型考點(diǎn):
【DS.A1】電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)——伏安法
A11.用高中視角來研究“伏安法”的誤差
[考頻:★★★]?[難度:★★]

A12.內(nèi)外接電路的選擇
[考頻:★★★][難度:★★]

?

///補(bǔ)充點(diǎn):
A122.“A內(nèi)V外”詳解
【G改A,已知電流I、內(nèi)阻R,類比A121,用內(nèi)接法(將改裝后的電表內(nèi)接進(jìn)去,不只是表頭G )】
【G改V,已知電壓V、內(nèi)阻R,類比A121,用外接法(將改裝后的電表外接進(jìn)去,不只是表頭G )】
A13.伏安法測(cè)電表內(nèi)阻(注意原方法缺陷)+改進(jìn)措施(無缺陷)
[考頻:★] [難度:★★★]

A13.伏安法測(cè)電表內(nèi)阻(注意原方法缺陷)+改進(jìn)措施(無缺陷)
[考頻: ★★★★] [難度: ★]

劃重點(diǎn):
①限流式是串聯(lián)電路,即滑動(dòng)變阻器Rp與電測(cè)電阻Rx相串聯(lián)。
②分壓式總體上看是混聯(lián)電路,如圖,滑動(dòng)變阻器的左半邊設(shè)為R1,右半邊為R2,則Rx先與R1并聯(lián),再與R2串聯(lián)。
③選限流式或分壓式的條件↓↓↓
分壓式:
1.電流(電壓)從0開始調(diào)節(jié)、電壓(電流)變化范圍大、測(cè)量多組數(shù)據(jù),畫圖像。
2.滑大可限流、滑小必分壓。
限流式:
1.要求流過的電流不能太大。
2.在滿足條件的情況下(即限流式與分壓式都可以選擇),節(jié)能、安全、環(huán)保則用限流式。

///補(bǔ)充點(diǎn):
①電流范圍不用死記,本質(zhì)就是電壓除以總電阻,有變化范圍是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器接入的阻值不同。(思路:根據(jù)基本公式,找變量,進(jìn)而去找范圍。)
舉個(gè)例子:如圖,求限流式中電流范圍。
1.求電流最小值,根據(jù)I=U/R,U不變,R變→電阻最大值→Rp+Rx→Rx不可變,僅Rp可變→Rp最大值→Rp完全接入電路。
此時(shí)最大總電阻即為Rx+Rp,電流最小值即為U0/(Rx+Rp)。
2.求電流最大值,根據(jù)I=U/R,U不變,R變→電阻最小值→Rp+Rx→Rx不可變,僅Rp可變→Rp最小值為零,即Rp不接入電路。
此時(shí)最小總電阻即為Rx,電流最大值即為U0/Rx
所以范圍就出來了。簡(jiǎn)單分析一下即可。
【DS.A3】電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)——選表
—————數(shù)軸法找電流表電壓表————
A31.選電壓表V (數(shù)軸法)
[考頻:★★★★] [難度: ★★]?

A32.選電流表
[考頻: ★★★★] [難度:★★]


(這里的筆記將睿叔的電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題視頻【高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)】與本系列視頻相結(jié)合得出。以下“※”號(hào)內(nèi)容多在電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題視頻中提及。)
※
①Q(mào):為什么在限流式接法的計(jì)算式中n一般為0?
A:估算Imax,在限流式接法中,n一般為零,因?yàn)橐易钚〉腞總(R總中只有滑動(dòng)變阻器阻值可變,即當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值最小時(shí)估算電流最大,所以滑動(dòng)變阻器【一般】是不接入電路的)所以n一般為零。
②Q:為什么估算Imax的表達(dá)式中,都沒有電壓表的阻值Rv?

A:以限流式接法為例,下面的電路圖是限流式接法。限流式接法,就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)。一般來說,電壓表阻值都比較大,一般是幾千歐,而待測(cè)電阻阻值一般都比較小。
可以設(shè)Rv=2000Ω,Rx=10Ω,根據(jù)“積在和上飛”的公式可以算出,這里的并聯(lián)總電阻實(shí)際上還是與Rx的阻值10Ω相近。這就意味著,在做題時(shí)可以不用算這個(gè)Rv,就不用管這個(gè)電壓表的阻值。
③ Q:為什么分壓式接法估算Imax的表達(dá)式中,沒有滑動(dòng)變阻器的阻值Rp?

A:根源在于,要找最大的電流,所以滑動(dòng)變阻器的觸頭要打到最左端(如圖),打到最左端實(shí)際上就相當(dāng)于電源E與待測(cè)電阻R0直接連接了,此時(shí)算不算滑動(dòng)變阻器都沒有意義了。
——————選滑動(dòng)變阻器Rp——————
A33.選滑動(dòng)變阻器
[考頻:★★★半][難度:★★]

A34.選電源
[考頻: ★] [難度: ★★]

—————實(shí)物圖連接【標(biāo)號(hào)法—————
【DS.A4】電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)——連實(shí)物圖
[考頻: ★★★] [難度:★★]

※所有儀器都有兩個(gè)接線柱,所以標(biāo)上兩個(gè)號(hào)。注意分壓式滑變與單刀雙擲開關(guān)除外。
///補(bǔ)充點(diǎn):
做題步驟:
①先標(biāo)號(hào)(給電路圖標(biāo)電路圖,給實(shí)物圖標(biāo)實(shí)物圖。給啥標(biāo)啥,先標(biāo)號(hào)再說)
②再填圖(給了電路圖,即將電路圖中標(biāo)上的數(shù)字填到實(shí)物圖當(dāng)中,注意正負(fù)接線柱)
③連線(一個(gè)回路一個(gè)回路的連線,如圖中的1→2→3→4→5→0為一個(gè)回路,1→2→3→4→6→7→8→0為另一個(gè)回路,以此類推)
補(bǔ)充練習(xí)(自己做做)

B模型考點(diǎn):
【DS.B】七種測(cè)電阻的方法
B1.限流式半偏法(僅用于測(cè)量電表,不能測(cè)未知電阻內(nèi)阻)
[考頻: ★★][難度:★★★]

///補(bǔ)充點(diǎn):
①斷箱接滑:斷開電阻箱,即斷開S2,接通開關(guān)S1.
②調(diào)滑滿偏:調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1,使得表頭G達(dá)到滿偏。
③固滑接箱:固定滑動(dòng)變阻器的滑片,即保持R1阻值不變,再接通電阻箱,即接通S2.
④調(diào)箱半偏:調(diào)節(jié)電阻箱,使得表頭G達(dá)到半偏
回扣點(diǎn):
R1可以換為電阻箱,因?yàn)镽1僅起到調(diào)節(jié)電阻的作用,替換之后無任何差別。
R2不可以換為滑動(dòng)變阻器,因?yàn)镽2用電阻箱是要【準(zhǔn)確讀數(shù),直接讀出電阻】來測(cè)量?jī)?nèi)阻。換為滑動(dòng)變阻器之后無法讀數(shù),所以不能替換。
///補(bǔ)充點(diǎn):B14較難,不要求掌握,選擇性聽。
B14同時(shí)也道出了減小誤差的原理:
R1選最大的原因:根據(jù)表達(dá)式即可看出,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1趨近于+∞時(shí),Rg≈R2,可以達(dá)到減小誤差的效果。

E選最大的原因:根據(jù)相對(duì)誤差的表達(dá)式可以看出,當(dāng)E越大時(shí),相對(duì)誤差越小,則E最大,誤差即最小。
B2.分壓式半偏法(只測(cè)電表內(nèi)阻,不能測(cè)未知電阻內(nèi)阻)
[考頻:★★] [難度: ★★★]

※
①分壓式半偏法實(shí)驗(yàn)原理與步驟與限流式半偏法一樣。
②斷箱:拆掉電阻箱;將電阻箱示數(shù)調(diào)為零;將電阻箱直接短路。
③誤差分析:原本沒有電阻箱,現(xiàn)在將電阻箱接入,串聯(lián)總電阻增大,則串聯(lián)的總電壓增大。所以電阻箱分的的電壓比(1/2)Uv略大一點(diǎn)點(diǎn),只是做實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為UR=(1/2)Uv。所以這一步有誤差。
然后因?yàn)閁R>二分之一Uv,所以實(shí)際測(cè)量的Rv測(cè)>Rv的真實(shí)值。
B3.等效替代法(既能測(cè)電阻/又能測(cè)電表)
[考頻: ★★] [難度: ★半 ]

※
①用電阻箱替代待測(cè)電阻的原因:這里的電阻箱是要讀數(shù)的,只有讀出來之后才能用這個(gè)阻值去替代測(cè)量電阻。
②相應(yīng)顏色表示相應(yīng)的方法。如紅色的框表示應(yīng)用了等效的方法。
③等效替代法非常簡(jiǎn)單粗暴,操作簡(jiǎn)單,而且實(shí)驗(yàn)操作過程中無任何系統(tǒng)誤差
B4.十字電橋法/惠斯通電橋法(既能測(cè)電阻/又能測(cè)電表)
[考頻:★★][難度:★★半]

※
①電橋的作用:來顯示電橋上有無電流。
橋無電流:電橋上要的是沒有電流
則橋端等勢(shì):所以橋兩端的電勢(shì)相等(如圖↓↓↓)

這個(gè)時(shí)候有沒有電橋都一樣。
B5.伏伏法(既能測(cè)電阻/又能測(cè)電表)
[考頻:★半][難度:★★★]

注意使用情境。
B6.安安法(既能測(cè)電阻/又能測(cè)電表)
[考頻:★半][難度:★★★]

注意使用情境。
B7.函數(shù)法(既能測(cè)電阻/又能測(cè)電表)
[考頻:★★★][難度:★★★]

※:特征二:看不出來啥特征一定是函數(shù)法,一定是要寫出方程,要么聯(lián)立方程組求解,要么畫圖解出所需要的電阻。
B8.描繪小燈泡伏安特性曲線
? ? B81.滑動(dòng)變阻器/電阻箱在電路中的作用
[考頻: ★★★][難度:★]

///補(bǔ)充點(diǎn):電阻箱(電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器之后可能會(huì)專門出一個(gè)專欄)
優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)非常方便,可以直接讀數(shù),不估讀,讀到第幾位就是第幾位。所以在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用它來準(zhǔn)確測(cè)量(實(shí)際上不那么準(zhǔn))待測(cè)電阻的阻值。比如半偏法中就用到了電阻箱,目的就是為了簡(jiǎn)便的測(cè)出電表的阻值。
缺陷:因?yàn)椴幌窕瑒?dòng)變阻器那樣可以滑動(dòng)調(diào)節(jié)大小從而連續(xù)改變接入電路中的電阻,所以不夠精確,最小精度一般為1歐姆,無法再往下精確,所以測(cè)量時(shí)會(huì)有一定的誤差,不過題目一般忽略,也有的題目刻意考到了這一點(diǎn)。·
? ? B82.三類元件的伏安特性曲線
[考頻: ★★★] [難度:★]

※:
①小燈泡、普通電阻、電阻絲這三類元件,畫出伏安特性曲線都是偏向U軸。
②偏向U軸的原因:(以下圖為例)這類元件,當(dāng)電流增大時(shí),回路產(chǎn)熱或叫電路產(chǎn)熱在增大,產(chǎn)熱越多,溫度T就會(huì)升高,從而導(dǎo)致電阻的電阻率ρ會(huì)增大,所以R增大,所以K增大,所以向U軸偏轉(zhuǎn)。
③標(biāo)準(zhǔn)電阻就是把B821和B822圖像相結(jié)合得到的,是一條直線。

///補(bǔ)充點(diǎn)
易錯(cuò)點(diǎn)&??键c(diǎn):注意,是割線!割線?。「罹€的斜率?。?!不是切線!
B83.可變電阻 (伏安曲線)求功率
[考頻:★★] [難度:★★★★]
【特地去了每日一題的81期挖來了詳細(xì)講解!】(此部分最后有鏈接或直接進(jìn)入我的動(dòng)態(tài)看轉(zhuǎn)發(fā)視頻)
具體的例題請(qǐng)自行前去觀看






鏈接:
【【考前押題】【每日一題】81.愛考不考之電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方向:可變電阻求功率(8種類型)】 https://www.bilibili.com/video/BV1uZ4y1a7Fo/?share_source=copy_web&vd_source=31be96604bb4151166eb6438c731a25c
C模型考點(diǎn):
【DS.C】改裝電表體系一C1.改裝過程
C11.改裝
[考頻: ★★★][難度:★★]

C12.混用
[考頻:★★★][難度:★★半 ]

C13.錯(cuò)改
[考頻:半] [難度:★★★★]

C14.改裝電表的表盤

C2.改裝電表校準(zhǔn)

※
①校準(zhǔn)加入分壓電路:改裝電表校準(zhǔn)要校準(zhǔn)多組數(shù)據(jù),一組數(shù)據(jù)不行。
如果選擇電路,校準(zhǔn)一定選分壓式。
②量程要求:標(biāo)準(zhǔn)表的量程一定要大于等于改裝表量程,因?yàn)槿绻麡?biāo)準(zhǔn)表的量程小于改裝表,這樣的話改裝表沒滿偏標(biāo)準(zhǔn)表就已經(jīng)滿偏了,后面的量程就選不到了。
③選表:選擇的電源電動(dòng)勢(shì),必須大于等于量程,否則校準(zhǔn)時(shí)無法達(dá)到滿偏。
D模型考點(diǎn):
D1.等效電源原理——做電路題常用思想之一


利用這一原理,在面對(duì)多電阻電路時(shí),如果只求一個(gè)或其中一部分電阻的話,可以把剩下的塞到電源里去看做等效電源。
(睿叔原話:看誰不順眼,就把誰塞到電源里去?。?br>
D2.伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
? ? D20.電路圖

※:
①內(nèi)外接注意看測(cè)量對(duì)象,包含在測(cè)量對(duì)象所在的回路中的是內(nèi)接,在測(cè)量對(duì)象所在的回路之外的是外接。
②選滑動(dòng)變阻器:在伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻中,不管怎么畫,都是限流式接法,所以最后選擇滑動(dòng)變阻器時(shí),滑動(dòng)變阻器的量程需是選擇待測(cè)電阻的2~5倍,這樣選出來的滑動(dòng)變阻器在調(diào)節(jié)的過程中范圍才會(huì)比較靈敏。
? ? D21.數(shù)據(jù)處理(E=U+I·r)

※:(坑)注意U-I圖像中,只有當(dāng)E=0時(shí),所對(duì)應(yīng)的電流I才能看作是短路電流!
所以一般是在E軸上選一點(diǎn),再在線上選一點(diǎn),先用斜率求出r,再去求短路電流萬無一失!
///補(bǔ)充點(diǎn):由于出題老師一般不懷好意的將電流I軸所對(duì)應(yīng)的E做成E≠0,所以可以延長(zhǎng)直線,到E=0的那條線再看短路電流。
根據(jù)睿叔所講輔助理解↓↓↓

? ? D22.伏安法誤差與圖像(電表非理想)

伏安法測(cè)電阻外接更好!外接更好!外接更好?。ㄖ匾氖抡f三遍?。?/p>
? ? ?D23.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)(提高精度)
? ? ? ? ? ?D231.內(nèi)外勾結(jié)(消除誤差)

? ? ? ? ? ?D232.A內(nèi)V外(消除誤差)

D3.安阻法

D4.伏阻法

※:D3D4誤差分析都通過D1等效電源去分析。
D5.定值電阻在測(cè)量電源E和r實(shí)驗(yàn)中的作用
作用:
①可看成滑動(dòng)變阻器的一部分。
②可用來改裝電表。
③可看作是電源內(nèi)阻的一部分。
D6.函數(shù)法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

D7.一種特殊的伏/安阻法

特殊的伏阻法:即將電阻箱與原電源等效新電源。畫出的電路圖與數(shù)據(jù)處理時(shí)使用的圖像與原來的不同。

特殊的安阻法:只有數(shù)據(jù)處理時(shí)使用的圖像不同。
E模型考點(diǎn):多用電表
E1.表盤刻度(中央測(cè)準(zhǔn))

※:
Q:歐姆檔每一檔都是0~∞,為什么仍需調(diào)檔位?
A:因?yàn)橹兄惦娮璨煌?,有的檔位偏轉(zhuǎn)大,有的檔位偏轉(zhuǎn)小,做實(shí)驗(yàn)時(shí)希望指針指在中央附近,這樣得到的數(shù)據(jù)是比較準(zhǔn)確的。
E2.多用電表的按鈕

※:
①電流電壓未知先選最高檔和電阻未知先選最低檔,都是為了保護(hù)電路。
②電阻已知時(shí),題目所給電阻阻值測(cè)量時(shí)要降一檔測(cè)量。
E3.歐姆換擋

///補(bǔ)充點(diǎn):
注意歐姆檔多用電表偏轉(zhuǎn),題目一般會(huì)問偏轉(zhuǎn)較大和較小是升檔還是降檔。
這里的偏轉(zhuǎn)很容易會(huì)被誤解為從零開始偏轉(zhuǎn),但注意在歐姆檔中偏轉(zhuǎn)時(shí)從正無窮開始的。
因此,偏轉(zhuǎn)較小指的是示數(shù)偏大,要將其調(diào)回中值測(cè)準(zhǔn)的情況,需要升檔。同樣的偏轉(zhuǎn)較大,需降檔。
下圖輔助理解↓↓↓
E4.內(nèi)部構(gòu)造與量程判斷
[考頻:★★] [難度:★★★]

E5.紅黑筆(紅進(jìn)黑出)

///補(bǔ)充點(diǎn):“紅進(jìn)黑出”并不意味著紅表筆比黑表筆在任何情況下電勢(shì)都高。
當(dāng)用多用電表測(cè)電流或電壓是根據(jù)“紅進(jìn)黑出”可知,由紅表筆流進(jìn)電流,由黑表筆流出電流,因此紅表筆離電源正極更近,電勢(shì)更高。
但多用電表測(cè)電阻時(shí),由于電表內(nèi)部電源供電,由紅進(jìn)黑出可直,電流先從黑表筆流出,再從紅表筆流入,因此,黑表筆更靠近電源正極,電勢(shì)更高。
E6.歐姆表原理

用手抓這一條同樣也適用于多用電表測(cè)量時(shí)用手抓產(chǎn)生誤差。


【10電學(xué)實(shí)驗(yàn)】到此結(jié)束。?