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倒数第1天 物理试验(二)
1．多用电表
(1)正确使用
①电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．
②要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
③选倍率：测量前应依据估量阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段刻度范围(R中～4R中)为测量的有效范围，譬如，J0411型多用电表欧姆挡的R中＝15 Ω，当待测电阻约为2 kΩ时，则应选用×100 挡．
(2)留意问题
①在使用前，应观看指针是否指向电流表的零刻度线，若有偏差，应用螺丝刀调整多用电表中间的定位螺丝，使指针指在电流表的零刻度；
②测电阻时，待测电阻须与其他元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆；
③合理选择欧姆挡的量程，测量时使指针尽量指在表盘中心位置四周；
④换用欧姆挡的另一量程时，确定要重新进行欧姆调零，才能进行测量；
⑤读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍率；
⑥测量完毕时，要把表笔从测试孔中拔出，选择开关应置于沟通电压最高挡或“OFF”挡，若长时间不用时，还应把电池取出．
2．测定金属的电阻率
(1)试验原理
用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，依据电阻定律R＝ρ可求金属丝的电阻率ρ＝R.
(2)电流表的内、外接法
在伏安法测电阻的试验中，若>，选用电流表外接电路；若<，选用电流表内接电路．
(3)把握电路的选择
假如滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种状况下必需接受分压式接法(如图1所示)．
图1
①用电器的电压或电流要求从零开头连续可调．
②要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值小．
③接受限流接法
图2
时把握不住，电表总超量程，用电器总超额定值．
在平安(I滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载)、有效(调整范围够用)的前提下，若Rx<R0，原则上两种电路均可接受，但考虑省电、电路结构简洁，可优先接受限流接法(如图2所示)；而若Rx≫R0，则只能接受分压电路．
(4)留意事项
①本试验中待测金属丝的电阻值较小，为了减小试验的系统误差，必需接受电流表外接法；
②试验连线时，应先从电源的正极动身，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主线路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端；
③闭合开关之前，确定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置；
④在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I的值不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度过高，造成其电阻率在试验过程中增大；
⑤求Rx的平均值可用两种方法：第一种是算出各次的测量值，再取平均值；其次种是用U－I图线的斜率来求出．若接受图象法，在描点时要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离直线较远的点不予考虑．
3．描绘小灯泡的伏安特性曲线
(1)试验原理
①恒定电阻的伏安特性曲线是直线，而小灯泡灯丝的电阻随温度的上升而增大，故其伏安特性曲线为曲线．
②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)值后，在U－I坐标系中描出对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来．就得到小灯泡的伏安特性曲线．
图3
(2)电路设计(如图3所示)．
①试验中，小灯泡两端的电压要求从零开头变化，滑动变阻器应接受分压式接法．
②试验中，被测小灯泡电阻一般很小(几欧或十几欧)，电路接受电流表外接法．
(3)留意事项
①本试验需作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器要接受分压式接法；
②因被测小灯泡电阻较小，因此试验电路必需接受电流表外接法；
③开关闭合后，调整滑动变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压渐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调整滑片时应留意电压表的示数不能超过小灯泡的额定电压；
④在坐标纸上建立坐标系，横、纵坐标所取的分度比例应当适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连线确定要用平滑的曲线，而不能画成折线．
4．测定电池的电动势和内阻
(1)由闭合电路欧姆定律：E＝U＋Ir，只要测出两组U、I值，就可以列方程组求出E和r.
由于电源的内阻一般很小，为减小测量误差，常接受图4甲所示的电路，而不用图乙所示电路．
图4
(2)仪器及电路的选择
①电压表量程：依据测量电源的电动势的值选取，如测两节干电池，电压表应选0～3 V量程．
②电流表量程，因要求流过电源的电流不宜过大，一般选0～0.6 A量程．
③滑动变阻器的选取：阻值一般为10～20 Ω.
(3)数据处理
图5
转变R的值，测出多组U、I值，作出U－I图线，如图5所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的确定值即为电源内阻．
由于电源的内阻很小，既使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数开头，但U－I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．
(4)留意事项
①为了使电源的路端电压变化明显，电源的电阻宜大一些；
②电源在大电流放电时极化现象较严峻，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A，因此试验中不要将I调得过大，读电表时要快，每次读完后应马上断电；
③测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大，用方程组求解，分别求出E、r值再求平均值；
④画出U－I图象，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可不予考虑；
⑤计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝算出电源的内阻r.
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