2.研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象

首先要查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系(方法與畫(huà)電場(chǎng)中平面上等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)相同)。

電鍵閉合和斷開(kāi)時(shí)、電鍵閉合后滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)過(guò)程中、電鍵閉合后線圈A在B中插入、拔出時(shí)，都會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有感應(yīng)電流產(chǎn)生。而電鍵保持閉合、滑動(dòng)觸頭不動(dòng)、線圈A 在B中不動(dòng)時(shí)，電流表指針都不動(dòng)，說(shuō)明無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。

結(jié)論：閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的充分必要條件是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

1.平行板電容器的電容

靜電計(jì)是測(cè)量電勢(shì)差的儀器。指針偏轉(zhuǎn)角度越大，金屬外殼和上方金屬小球間的電勢(shì)差越大。在本實(shí)驗(yàn)中，靜電計(jì)指針和A板等電勢(shì)，靜電計(jì)金屬殼和B板等電勢(shì)，因此指針偏轉(zhuǎn)角越大表示A、B兩極板間的電壓越高。

　　 本實(shí)驗(yàn)中，極板帶電量保持不變。三個(gè)圖依次表示：正對(duì)面積減小時(shí)電壓增大；板間距離增大時(shí)電壓增大；插入電介質(zhì)時(shí)電壓減小。由知，這三種情況下電容分別減小、減小、增大。因此可以確定C和S、d、ε的關(guān)系是。

4.練習(xí)用多用電表測(cè)電阻

(1)使用前應(yīng)看一下指針是否指在刻度盤(pán)左端的零刻線處。如果不在，就應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械調(diào)零：用小螺絲刀輕旋表頭正下方中央處的調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。

(2)根據(jù)被測(cè)物理量及其數(shù)量級(jí)將選擇開(kāi)關(guān)旋到相應(yīng)的位置。讀數(shù)時(shí)還要注意選用刻度盤(pán)上對(duì)應(yīng)的量程刻度。(如測(cè)量20mA左右的直流電流，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)對(duì)準(zhǔn)左邊100mA量程處，在刻度盤(pán)上，應(yīng)該看最下方的刻度，即滿偏刻度為10的刻度線，從刻度盤(pán)讀出數(shù)據(jù)后還應(yīng)再乘10，得測(cè)量結(jié)果。)

(3)使用歐姆擋時(shí)，在選好倍率后，還必須進(jìn)行歐姆調(diào)零。方法是：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。因此用多用電表的歐姆擋測(cè)電阻的操作步驟是：⑴選擋。一般比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)，如估計(jì)值為200Ω就應(yīng)該選×10的倍率。⑵進(jìn)行歐姆調(diào)零。⑶將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量。

(4)將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值。

(5)將選擇開(kāi)關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。

用歐姆擋測(cè)電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)�指的刻度值太�?，應(yīng)該增大倍率重新調(diào)零后再測(cè)；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)�指的刻度值太�?，應(yīng)該減小倍率重新調(diào)零后再測(cè)。

(6)使用多用電表時(shí)，兩只手只能握住表筆的絕緣棒部分，不能接觸表筆上的金屬部分。

例6. 多用電表表頭的示意圖如右。在正確操作的情況下：

(1)若選擇開(kāi)關(guān)的位置如灰箭頭所示，則測(cè)量的物理量是______，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)__________。

(2)若選擇開(kāi)關(guān)的位置如白箭頭所示，則測(cè)量的物理量是______，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)__________。

(3)若選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示，則測(cè)量的物理量是______，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)__________。

(4)若選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來(lái)的正確操作步驟應(yīng)該依次為：___________，____________，____________。

(5)全部測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥到__________或者_(dá)__________。

(6)無(wú)論用多用電表進(jìn)行何種測(cè)量(限于直流)，電流都應(yīng)該從色_____表筆經(jīng)______插孔流入電表。

解：

(1)直流電壓，12.4V。

(2)直流電流，49mA。

(3)電阻，17kΩ。

(4)該用×1kΩ倍率，重新調(diào)零，將紅黑表筆分別接觸被測(cè)電阻的兩根引線，讀出指針?biāo)�指刻度，再乘以倍率得測(cè)量值。

(5)OFF，交流電壓500V檔位置。

(6)紅，正。

3.用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

實(shí)驗(yàn)電路如右。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實(shí)驗(yàn)電路中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的，而電流表的示數(shù)比通過(guò)電源的實(shí)際電流小，所以本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個(gè)系統(tǒng)誤差， 滑動(dòng)變阻器R的阻值應(yīng)該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。

為了減小偶然誤差，要多做幾次實(shí)驗(yàn)，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U-I圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。將點(diǎn)描好后，用直尺畫(huà)一條直線，使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相等。這條直線代表的U-I關(guān)系的偶然誤差比每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然誤差都小。這條直線在U軸上的截距就是被測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E(對(duì)應(yīng)的I=0)，斜率的絕對(duì)值就是被測(cè)電源的內(nèi)阻r。(特別要注意：有時(shí)縱坐標(biāo)的起始點(diǎn)不是0，求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|ΔU/ΔI |)。

例5. 在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)阻分別約為0.1Ω和1kΩ。右邊為實(shí)驗(yàn)原理圖，下邊為所需器材的實(shí)物圖。試按原理圖在實(shí)物圖中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路。

一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄的6組數(shù)據(jù)如上表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在右圖中畫(huà)出U-I圖線。根據(jù)圖線可讀出被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=____V，內(nèi)電阻r=___Ω。

解：1.46，0.719

2.測(cè)定金屬的電阻率

由于該實(shí)驗(yàn)中選用的被測(cè)電阻絲的電阻較小，所以測(cè)量電路應(yīng)該選用伏安法中的電流表外接法。本實(shí)驗(yàn)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)范圍沒(méi)有特殊要求，被測(cè)電阻又較小，因此供電電路可以選用限流電路。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)的由于金屬的電阻率隨溫度的升高而變大，因此實(shí)驗(yàn)中通電時(shí)間不能太長(zhǎng)，電流也不宜太大，以免電阻絲發(fā)熱后電阻率發(fā)生較明顯的變化。由于選用限流電路，為保護(hù)電表和電源，閉合電鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該注意滑動(dòng)觸頭的位置，使滑動(dòng)變阻器接入電路部分的電阻值最大。

例4. 在測(cè)定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)約0.8m，直徑小于1mm，電阻在5Ω左右。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：⑴用______測(cè)量金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l，測(cè)3次，求出平均值；⑵在金屬導(dǎo)線的3個(gè)不同位置上用______________測(cè)量直徑d，求出平均值；⑶用伏安法測(cè)量該金屬導(dǎo)線的電阻R。在左邊方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并把右圖中所給的器材連接成測(cè)量電路。安培計(jì)要求用0-0.6A量程，內(nèi)阻約1Ω；伏特計(jì)要求用0-3V量程，內(nèi)阻約幾kΩ；電源電動(dòng)勢(shì)為6V；滑動(dòng)變阻器最大阻值20Ω。在閉合電鍵前，滑動(dòng)變阻器

的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。 根據(jù)以上測(cè)量值，得到該種金屬電阻率的表達(dá)式為ρ=__________。

解：

(1)米尺；

(2)螺旋測(cè)微器；

(3)測(cè)量部分用安培表外接法，電源部分用限流電路或分壓電路都可以，電阻率 。

1.用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線

實(shí)驗(yàn)所用的電流表是零刻度在中央的靈敏電流表，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先查明電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。方法是：將電流表、電池、電阻、導(dǎo)線按圖a或圖b 連接，若R是阻值很大的電阻，就按圖a連接；若r是阻值很小的電阻，就按圖b連接。然后用導(dǎo)線的a端試觸電流表的另一端，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向，就可判定電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。

本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流的電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)。與電池正極相連的A電極相當(dāng)于正點(diǎn)電荷，與電池負(fù)極相連的B相當(dāng)于負(fù)點(diǎn)電荷。白紙應(yīng)放在最下面，導(dǎo)電紙應(yīng)放在最上面(涂有導(dǎo)電物質(zhì)的一面必須向上)，復(fù)寫(xiě)紙則放在中間。

只要電流表示數(shù)是零，就表示兩根探針針尖對(duì)應(yīng)的點(diǎn)電勢(shì)相等。把所有與同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn)連起來(lái)，就是等勢(shì)線。

例3. 用恒定電流的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪等勢(shì)線時(shí)，下列哪些模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是合理的

　　 ⑴　　　　⑵　　　�、恰　　　� ⑷

　　 A.如圖⑴所示圓柱形電極M、N都接電源的正極，模擬等量正點(diǎn)電荷周圍的靜電場(chǎng)

　　 B.如圖⑵所示圓柱形電極M接電源正極，圓環(huán)形電極N接電源負(fù)極，模擬正點(diǎn)電荷周圍附近的靜電場(chǎng)

　　 C.如圖⑶所示兩個(gè)平行的長(zhǎng)條形電極M、N分別接電源正、負(fù)極，模擬平行板電容器間的靜電場(chǎng)

D.如圖⑷所示圓柱形電極M接電源負(fù)極，模擬負(fù)點(diǎn)電荷周圍的靜電場(chǎng)

解：用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，在導(dǎo)電紙上必須形成電流。由于⑴、⑷兩個(gè)方案在導(dǎo)電紙上不會(huì)形成電流，因此設(shè)計(jì)不合理。⑵、⑶兩個(gè)設(shè)計(jì)是合理的。選BC。

3.實(shí)物圖連線方法

(1)無(wú)論是分壓接法還是限流接法，都應(yīng)該先把測(cè)量電路(伏安法部分)接好；

(2)對(duì)限流電路，只需用筆畫(huà)線當(dāng)作導(dǎo)線，從電源正極開(kāi)始，把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線柱并選擇正確的量程，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。

(3)對(duì)分壓電路，應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來(lái)，然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭，比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的分布，將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間�！　　�

2.滑動(dòng)變阻器的兩種接法

滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)電路中常用的接法有兩種，分別用下面a、b兩圖表示：a叫限流接法，b叫分壓接法。采用分壓接法時(shí)，被測(cè)電阻R_X上的電壓調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中要求被測(cè)電阻上的電壓從零開(kāi)始逐漸增大，或要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時(shí)，應(yīng)該用分壓接法。采用分壓接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器；采用限流接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值和被測(cè)電阻接近的滑動(dòng)變阻器。

1.伏安法測(cè)電阻

伏安法測(cè)電阻有a、b兩種接法，a叫(安培計(jì))外接法，b叫(安培計(jì))內(nèi)接法。外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測(cè)量值總小于真實(shí)值，小電阻應(yīng)采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測(cè)量值總大于真實(shí)值，大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法。

如果被測(cè)電阻阻值為R_x，伏特表和安培表的內(nèi)阻分別為R_V、R_A，若，則采用外接法。若，則采用內(nèi)接法。

如果無(wú)法估計(jì)被測(cè)電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點(diǎn)，而將右端第一次接b點(diǎn)，第二次接c點(diǎn)，觀察電流表和電壓表示數(shù)的變化。若電流表示數(shù)變化大，說(shuō)明被測(cè)電阻是大電阻，應(yīng)該用內(nèi)接法測(cè)量；若電壓表讀數(shù)變化大，說(shuō)明被測(cè)電阻是小電阻，應(yīng)該用外接法測(cè)量。(這里所說(shuō)的變化大，是指相對(duì)變化，即ΔI/I和ΔU/U)。

高考要求會(huì)正確使用的電學(xué)儀器有：電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等等。除了滑動(dòng)變阻器以外，其它儀器都要求會(huì)正確讀出數(shù)據(jù)。讀數(shù)的基本原則是：凡儀器最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字)；凡儀器最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。電阻箱是按照各個(gè)數(shù)量級(jí)上指針的對(duì)應(yīng)數(shù)值讀數(shù)的，指針必須指向某一個(gè)確定的數(shù)值，不能在兩個(gè)數(shù)值之間，因此電阻箱測(cè)量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針?biāo)�指位置直接讀出的，不再向下估讀。

例1. 右圖是電壓表的刻度盤(pán)。若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少？若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少？

解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估讀一位，讀1.15V(由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14V-1.17V之間都算正確)。0-15V量程最小刻度為0.5V，不是10分度的，因此只要求讀到0.1V這一位，所以讀5.7V(5.6V-5.8V之間都算正確)。

例2. 右圖是電阻箱示意圖，試讀出當(dāng)時(shí)電阻箱的阻值。

解：電阻箱面板上有6個(gè)旋鈕，每個(gè)旋鈕上方都標(biāo)有倍率。將每個(gè)旋鈕的指針?biāo)�指的�?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位到低位依次讀出來(lái)，就得到這時(shí)電阻箱的實(shí)際阻值。注意圖中最左邊的兩個(gè)黑點(diǎn)是表示的是接線柱。若指針位置如圖所示，則阻值為84580.2Ω。