物理實驗設計與應用

二、電磁學內容2017年1月2023/2/512實驗五測量小燈泡及發光二極管的電功率實驗目的1.了解小燈泡發光前后電阻變化情況。2.了解小燈泡及發光二極管在不同的電壓下

的電流變化特性。3.學會測量小燈泡及發光二極管在正常工作

狀態下的電功率。2023/2/53實驗原理

對于研究的對象而言，正電荷從高電位的一端流向低電位的一端，電場力對其作了功，這個功通常叫做電流的功，簡稱電功。而單位時間內對研究的對象所作的功稱為電功率，用P表示，即式中2023/2/54在電路中用于計算電器電功率的常用公式有：

功率的單位為焦/秒，又稱為瓦特，用W符號來表示。1—11—21—32023/2/55實驗內容1.通過對小燈泡及發光二極管在發光前后電阻的測量來觀察其特性的變化。2.通過改變小燈泡及發光二極管內的電流大小來觀察其亮度變化，并由此測量出相應的電流與電壓值。3.通過作圖或計算的方式得到小燈泡及發光二極管在不同條件下的電功率。2023/2/56注意：

實驗中，小燈泡的接線可不考慮正負；而發光二極管在接線時應考慮其極性，即正極連接到電路中電源的正極輸出端。

干電池1．5＋干電池1．5＋亮不亮2023/2/57實驗內容和方法:一．用多用電表的歐姆量程，測量小燈泡及發光二極管未接入電路時的電阻。約幾歐—幾十歐近似于無窮大正、小、長負、大、短2023/2/58二．測量小燈泡的電功率。

(1)用伏安法的測量原理設計出實驗線路圖。

(2)按照畫出的實驗線路圖接好電路。

(3)接通電路后，通過改變小燈泡兩端的電壓來測出相應的電流和電壓值。

怎么調節小燈泡兩端的電壓?小燈2023/2/59二．測量小燈泡的電功率。

(1)用伏安法的測量原理設計出實驗線路圖。

(2)按照畫出的實驗線路圖接好電路。

(3)接通電路后，通過改變小燈泡兩端的電壓來測出相應的電流和電壓值。

怎么調節小燈泡兩端的電壓?小燈2023/2/510按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋小燈2023/2/511按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋小燈2023/2/512三．測量發光二極管的電功率1．用伏安法的測量原理設計出實驗線路圖（注意發

光二極管要正向連接）。2．按照畫出的實驗線路圖接好電路。3．接通電路后，通過改變發光二極管兩端的電壓來

測出相應的電流和電壓值（注意：發光二極管兩

端的電壓應小于3伏）。4．根據表2的要求計算出發光二極管的實際電功率。2023/2/513按照畫出的實驗線路圖接好電路。如何接線?0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋發光二極管2023/2/514實驗電路圖接線時注意電表和發光二極管的正負極性0-G+GV0-G+GA干電池1．5＋干電池1．5＋干電池1．5＋發光二極管2023/2/515思考題1.測量小燈泡及發光二極管的電功率除了用伏安法外，還能用其他方法嗎？請設計出不同的測量方法。2.小燈泡及發光二極管在未接入電路時分別測出的電阻值有什么區別？3.測出得到小燈泡及發光二極管的伏安特性是怎樣的？4.你若感覺小燈泡與發光二極管的亮度基本相同時，測量得到的電功率哪個會更大些？5.若一個標有“220V25W”的燈泡，在正常發光時，通過燈絲的電流會有多大？此時燈絲的電阻將會多大？2023/2/5162023/2/517實驗六測量與分析電阻的串、并聯關系實驗目的 1.了解電阻與電阻間的串、并聯阻值關系。2.學會多用電表的使用。3.了解固定電阻與可變電阻間的區別，并了解使用時的不同點。4.學習制作各種電阻，并設計一些應用的方案。2023/2/518

實驗原理

根據歐姆定律，經過一段電路中的電流強度I是由這段電路兩端的電壓以及電路中導體的電阻來決定，即，

但是在實際電路中，往往會有多個電阻同時存在并在電路中起作用，所以，在這種情況下，需要分析其合成后的等效總電阻大小。

電路中同時有幾個電阻存在時，其連接的形式有多種，串聯、并聯或串并聯結合。2023/2/519將電阻一個接一個地單向連起來，然后跨接在某電路A、B兩端，這種接法稱為串聯接法，見圖7-1。R1R2R3AB電阻串聯時，其等效總電阻為各個電阻的和.

即:2023/2/5RX20

將一個個電阻直接跨接在某電路A、B的兩端，這種接法稱為并聯接法，見圖7-2。R1R2R3RXBA電阻并聯時，其等效總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數和.即：

2023/2/521

將電阻先按不同的串、并聯方式組合在一起，然后跨接在某電路A、B的兩端，這種接法稱為串并聯（混聯）接法，見圖3。R4R5R3R1R2ABRx2023/2/522

電阻串、并聯時，其等效總電阻應按電阻串、并聯時的不同結構與其串、并聯時的計算方式而得到結果。2023/2/523實驗內容和方法1.測量兩個以上電阻串聯后的結果將兩個或多個電阻串聯后，用多用電表的歐姆量程測出串聯后的結果，并與理論公式計算后的結果作比較。2.測量兩個以上電阻并聯后的結果將兩個或多個電阻并聯后，用多用電表的歐姆量程測出并聯后的結果，并與理論公式計算后的結果作比較。2023/2/5243.測量電阻的串、并聯（混聯）總電阻將多個電阻用不同的方式串、并聯后，用多用電表的歐姆量程測出串、并聯后的結果，并與理論公式計算后的結果作比較。4.自制固定電阻或可變電阻利用一些不同類型的短鉛筆（B、HB、H型）、不同面積的導電紙、金屬箔片或不同長度的電阻絲等，制作一些固定電阻或可變電阻。2023/2/525

常見固定電阻實樣2023/2/526

電阻器技術參數標稱阻值與誤差固定電阻誤差等級表2023/2/527

四色環電阻R=ab*10e五色環電阻R=abc*10e2023/2/52023/2/528實驗室用的可變電阻滑動變阻器電阻箱2023/2/529各種體積較大的可變電阻(電位器)3012KΩ思考題1.現有2千歐、4千歐、6千歐、12千歐電阻器各一個，要得到一個3千歐的電阻結果可采用哪幾種方法來實現？(1)(2）(3)?(4)?6KΩ2KΩ4KΩ4KΩ2023/2/531思考題2.有兩個電阻器R1和R2，將其串聯后的總電阻是12

歐姆，而將其并聯后總電阻的12倍近似于32歐姆，則R1和R2的電阻各為多大？R1=？12ΩR2=？R1=？R2=？4、82023/2/532實驗題分析：給出的器材：已知固定電阻三個（51歐、100歐、200歐）、數字式多用電表、單刀雙向開關、導線題意：設計一個電阻串、并聯的電路，測出單刀雙向開關處于三種不同狀態下得到的三個電阻結果（約141歐姆、118歐姆、151歐姆）。1.開關合向上、2.開關合向下、3.開關既不合向上也不合向下，鍘刀豎起，處于中間不聯通的狀態。

提示：1.51歐并聯200歐后再串聯100歐約等于141歐。2.100歐并聯200歐后再串聯51歐約等于118歐。3.51歐串聯100歐等于151歐。100歐200歐51歐2023/2/52023/2/533思考：一個帶有均勻電阻的圓環，如何通過測量電阻或電壓的方法來測出圓環的直徑？2023/2/5342023/2/53536實驗七電流與磁場間的轉換與測量實驗目的1.了解電流產生磁場的原理。2.了解磁場極性間的關系。3.學會制作簡易的電磁鐵及了解其實際的應用。2023/2/537

實驗原理發現電與磁之間的關系可追述到幾百年前，丹麥物理學家奧斯特曾在1820年通過實驗后發表了著名的論文《電的沖突對磁針作用的一些實驗》。電荷之間的相互作用是通過電場發生的，那么磁體與磁體之間的相互作用，以及電流對磁針的作用則是通過磁場發生的，即磁體和電流的周圍存在著磁場。2023/2/538具體可見以下幾種情況。（a）為條形磁鐵周圍用磁力線來描述其磁場的分布狀況，即磁力線始于N極而止于S極。2023/2/539（b）為通電直導線周圍的磁場分別狀況，即電流的周圍存在有磁場。磁場的方向可用右手螺旋法則來判斷，大拇指的指向為電流方向；彎曲四個手指的指向即為磁力線的方向。2023/2/540（c）為通電線環周圍的磁場分別狀況，相當于彎曲的直導線，產生的磁力線是對稱的，但方向相反。2023/2/541（d）為通電螺線管內、外的磁場分別狀況，其判斷方式也是用右手螺旋法則，而不同的此時大拇指的指向為磁力線的方向；彎曲四個手指的指向即為電流的方向。2023/2/542

實驗內容和方法1.自制指南針將一根縫衣針在條形磁鐵上沿同一方向摩擦多次，使縫衣針磁化，然后將其插入到輕質物體上，再設法使輕質物體懸空并能自由旋轉，即完成了指南針的制作過程。用制成的指南針檢測一下地球的磁極方向，同時確定指南針上的極性。支架懸線2023/2/5432.觀測條形磁鐵四周的磁場方向將條形磁鐵放在一張白紙上，然后在條形磁鐵四周的不同位置放置自制的指南針，通過觀察并畫出各點的磁場方向。NS2023/2/5443.制作電磁鐵在一根鐵釘上用細導線幾百圈，將導線的兩端接于直流電源上，即做成了一個電磁鐵，可用于吸引一些大頭針、鐵粉、鐵螺絲、鐵螺帽等一類的物體。2023/2/545根據以下圖中列出的各種情況，你能分析出磁場的方向和小磁針（紅色為N）的指向嗎？

2023/2/5464．你知道磁鐵為何能保持磁性？如何使磁鐵的磁性消失？又如何恢復磁鐵的磁性？2023/2/52023/2/547各向異性狀態的磁疇相互抵消整體對外不呈現磁性48測量地磁場2023/2/52023/2/549電磁間的關系——簡易電動機50實驗八制流與分壓電路的應用實驗目的1.了解直流電路中測量電流和電壓的基本方法。2.了解電表的基本使用方法。3.學會制作一些簡單的實際應用性電路。2023/2/551實驗原理

對直流電路的研究會涉及到許多方面的內容，譬如，電的基本知識、電路中的電阻、電流、電壓、電功率等、各種測量原理和方法、各種測量的儀器等。在初中階段了解并學會一些基本電表的使用方法、一些簡單的電路連接方法、對一些基本參數的測量方法等，則對后繼學習物理知識會帶來很大的幫助。

2023/2/552（一）串聯電路串聯電路是將用于電路中的各種器材間進行頭、尾相連后接于電源上。*通常有單刀開關的連接、*電流表的連接、*多個電阻連接后為了增大總電阻值、*多節干電池組合后為了提高電壓值等情況下會采用串聯電路的方法。2023/2/553（二）并聯電路

并聯電路是將用于電路中的某些器材間進行頭與頭連接及尾與尾連接。

*

通常有電壓表的連接、

*多個電阻連接后為了減小總電阻值、

*多節干電池組合后為了增大電流值等情況下會采用并聯電路的方法。2023/2/554（三）制流電路直流電路中通常需要改變其電流的大小，則可通過串接一個可變電阻后來實現其功能。見圖9-1A2023/2/555（四）分壓電路

直流電路中通常需要改變某兩點間的電壓高低，則可在電源兩端通過連接一個可變電阻后來實現其功能。見圖9-2V2023/2/556如將分壓電路接成以下電路，