09初中電磁學物理實驗

1、實驗六 測量小燈泡及發(fā)光二極管的電功率,實驗目的1.了解小燈泡發(fā)光前后電阻變化情況。2.了解小燈泡及發(fā)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(fā)光二極管在正常工作狀態(tài)下的電功率。,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(nèi)對研究的對象所作的功稱為電功率，用P表示，即 式中,,,,,,,,

2、,,,,,,,,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—1,1—2,1—3,實驗內(nèi)容,1.通過對小燈泡及發(fā)光二極管在發(fā)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(fā)光二極管內(nèi)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(fā)光二極管在不同條件下的電功率。,,注意：,實驗中，小燈泡的接線可不考慮正負；而發(fā)光二極管

3、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。,,,,,,,,,,,亮,不亮,,,,實驗器材:,直流電源、小燈泡、發(fā)光二極管、 多用電表、電壓表、電流表、 滑動變阻器、開關、導線,,實驗內(nèi)容和方法:,一．用多用電表的歐姆量程， 測量小燈泡及發(fā)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,,,二．測量小燈泡的電功率。 (1

4、)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(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓?,,,,小燈,按照畫出的實驗線路圖接好電路。,如何接線?,,,,,小燈,,按照畫出的實驗線路圖接好電路。,如何接線?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小燈,測量燈泡電功率的實驗過程,1.將實驗儀

5、器和器材擺放在合適的位置上；2.按圖連接好導線；3.調(diào)節(jié)可變電阻（分壓作用），選擇不同的輸出 電壓；4.測出燈泡處于不同電壓下的電流值；5.根據(jù)得到的電壓及電流值繪出燈泡的特性曲線 圖。,根據(jù)表1的要求計算出小燈泡的實際電功率,表1實際電壓 電壓（V） 電流（A） 發(fā)光情況 電功率（W）等于額定電壓值 3.0 0.083

6、 正常 0.25低于額定電壓值 1.5 0.070 偏暗 0.11略高于額定電壓值 3.5 0.086 偏亮 0.30,,,,,,,,,,三．測量發(fā)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(fā)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

7、變發(fā)光二極管兩端的電壓來測出相應的電流和電壓值（注意：發(fā)光二極管兩端的電壓應小于3伏）。4．根據(jù)表2的要求計算出發(fā)光二極管的實際電功率。,按照畫出的實驗線路圖接好電路。,如何接線?,,,,,,,發(fā)光二極管,,,,實驗電路圖,接線時注意電表和發(fā)光二極管的正負極性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,發(fā)光二極管,根據(jù)表2的要求計算出發(fā)光二極管的實際電功率。,表2實際電壓 電壓（V） 電流（A) 發(fā)光情

8、況 電功率（W）等于額定電壓值 1.6 0.006 正常 0.010 低于額定電壓值 1.2 0.004 偏暗 0.004略高于額定電壓值 2.0 0.009 偏亮 0.018,,,,,,,,,,思考題,1.測量小燈泡及發(fā)光二極管的電功率除了用伏安法外，還能 用

9、其他方法嗎？請設計出不同的測量方法。2.小燈泡及發(fā)光二極管在未接入電路時分別測出的電阻值有 什么區(qū)別？3.測出得到小燈泡及發(fā)光二極管的伏安特性是怎樣的？4.你若感覺小燈泡與發(fā)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“220V 25W”的燈泡，在正常發(fā)光時，通過燈 絲的電流會有多大？此時燈絲的電阻將會多大？,6.“36V 40W”和“220V 40W”的兩個燈泡在正常發(fā)光時，各

10、自通過的電流和電功率為多大？ 7.當你用多用電表測量一個小燈泡的電阻時，你會發(fā)現(xiàn)測得的電阻值遠小于用額定電壓和額定功率計算得到的電阻值。這是什么原因呢？,思考:,小燈的燈絲斷了后,有人再將其燈絲 搭起來通電,還能發(fā)光,問此時該小燈實際 消耗的電功率與原來相比,是( )。 (A)不變 (B)增大 (C)減小 (D)無法確定 如何分析?,實驗七 測量與分析電阻的串、并聯(lián)關系,實驗目的1.

11、了解電阻與電阻間的串、并聯(lián)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(qū)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。,實驗原理,根據(jù)歐姆定律，經(jīng)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

12、個電阻存在時，其連接的形式有多種，串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結合。,,,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(lián)接法，見圖7-1。,,,,R1,R2,R3,,RX,A,B,電阻串聯(lián)時，其等效總電阻為各個電阻的和.即:,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(lián)接法，見圖7-2。,,,,,,,,,,,,R1,R2,R3,RX,,B,A,電阻并聯(lián)時，其等效總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)和.

13、即：,將電阻先按不同的串、并聯(lián)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(lián)（混聯(lián)）接法，見圖3。,,,,,,,,,,,,,,,,R4,R5,R3,R1,R2,A,B,Rx,,電阻串、并聯(lián)時，其等效總電阻應按電阻串、并聯(lián)時的不同結構與其串、并聯(lián)時的計算方式而得到結果。,實驗器材多用電表、電阻箱、各種阻值的固定電阻、各種阻值的可變電阻、開關、導線等,實驗內(nèi)容和方法,1.測量兩個以上電阻串聯(lián)后的結果 將兩個或多

14、個電阻串聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出串聯(lián)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(lián)后的結果 將兩個或多個電阻并聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出并聯(lián)后的結果，并與理論公式計算后的結果作比較。,3.測量電阻的串、并聯(lián)（混聯(lián)）總電阻 將多個電阻用不同的方式串、并聯(lián)后，用多用電表的歐姆量程測出串、并聯(lián)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、H

15、B、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。,,,常見固定電阻實樣,,,,電阻器技術參數(shù) 標稱阻值與誤差 固定電阻誤差等級表,,,四色環(huán)電阻 R = a b * 10 e五色環(huán)電阻 R = a b c * 10 e,,思考題,1.一個5歐姆電阻器和一個20歐姆電阻器串聯(lián)后其總電阻是多大？如果將以上兩個電阻接成并聯(lián)，則結果又是多大？,,,,,

16、,,,,,,5Ω,20Ω,5Ω,20Ω,4Ω,,12KΩ,,,思考題,2.現(xiàn)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(xiàn)？(1) (2）(3)?(4)?,,,,,,,,,,6KΩ,2KΩ,4KΩ,4KΩ,,,,,,,,,,思考題,3.有兩個電阻器R1和R2，將其串聯(lián)后的總電阻是12 歐姆，而將其并聯(lián)后總電阻的12倍近似于32

17、歐姆，則R1和R2的電阻各為多大？,,,,,,,,R1=？,12Ω,R2=？,R1=？,R2=？,4、8,拓展的內(nèi)容：,（1）制作一個電子風力測定儀。 用合適的材料制作一個可變電阻R0，在其可變端P處 與一檔風板相連，當風吹到檔風板時帶動了可變電 阻變化（請思考實驗的裝置），風力越強OC桿偏轉(zhuǎn) 角度就越大，從而引起回路中的電流或電壓變化， 即通過電流表或電壓表可粗略地測出風力的大

18、小。 （請思考并設計出實驗的裝置及實驗的具體方法）,制作電子風力計,用測量電壓方法得到風力的大小,,,,,風,c,o,,p,R1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,E,K,R0,A,B,（2）節(jié)日里，一些商店門口或小樹上常有裝飾用的小彩燈 在閃閃發(fā)亮，每一串足有數(shù)十個，奇怪的是當其中有 一個或兩個燈的燈絲斷了，其余的燈卻仍然亮著，這 是為什么呢？提示： 每個燈的燈絲（R1）

19、引線上方均繞有金屬電阻絲（R2）， 這是為什么呢？ 請用電阻的串、并聯(lián)組合原理來解釋。,,運用到了串并聯(lián)的方法,先并后串,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R2,R2,R2,R1,R1,R1,考題分析：,給出的器材：已知固定電阻三個（51歐、100歐、200歐）、數(shù)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(lián)的電路，測出單刀雙向開關處于三種不同狀態(tài)下得到的三個電阻結果（約141歐姆、118歐姆、1

20、51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(lián) 通的狀態(tài)。,提示：1. 51歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)100歐約等于141歐。2. 100歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)51歐約等于118歐。3. 51歐串聯(lián)100歐等于151歐。,,,,,100歐,200歐,51歐,考題分析：,給出的器材：已知固定電阻三個（51歐、100歐、200歐）、數(shù)字式多用電表、單刀雙向開關、導

21、線題意：設計一個電阻串、并聯(lián)的電路，測出單刀雙向開關處于三種不同狀態(tài)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(lián) 通的狀態(tài)。,提示：1. 51歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)100歐約等于141歐。2. 100歐并聯(lián)200歐后再串聯(lián)51歐約等于118歐。3. 51歐串聯(lián)100歐等于151歐。,,,,,100歐,2

22、00歐,51歐,,,,,,,,,,實驗八 電流與磁場間的轉(zhuǎn)換與測量,實驗目的1.了解電流產(chǎn)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。,實驗原理,發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)生的，

23、即磁體和電流的周圍存在著磁場。,具體可見以下圖8-1的幾種情況。,（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。,感應磁場,距離 磁場強度,,（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。,（c）為通電線環(huán)周圍的磁場分別狀況

24、，相當于彎曲的直導 線，產(chǎn)生的磁力線是對稱的，但方向相反。,（d）為通電螺線管內(nèi)、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。,實驗器材,條形磁鐵、小磁塊、螺線管線圈、直流電源、長直導線、小磁針、縫衣針、鋼鋸條、鐵釘、酒精燈、大頭針、鐵粉、鐵螺絲、鐵螺帽等,實驗內(nèi)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

25、摩擦多次，使縫衣針磁化，然后將其插入到輕質(zhì)物體上，再設法使輕質(zhì)物體懸空并能自由旋轉(zhuǎn)，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。,,,,,,,,,,,,,,2.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。,,,,,,,,,,,,,,,,,,N,S,3.制作電動秋千 用細的漆包線繞一

26、個小的矩形線框，將線框兩 邊的引出線設法掛在一個橫梁上，然后用小刀 或砂紙刮去線框兩端的油漆，將線框其中一端 與電池的一端相連，而電池的另一端引出一根 較粗的導線，然后再固定在橫梁某邊的豎桿上， 并使其接觸到矩形線框懸掛在橫梁上的另一根 導線。在線框自然下垂的下方放一塊小磁鐵， 向上一面的磁極與線框通電后向下一端產(chǎn)生的 極性相同。,見圖8-2所示。,橫梁,豎桿,,,彈性片,,,,,,,,,

27、4.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。,根據(jù)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？,4．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？,,非磁性狀態(tài),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小磁疇異向,,,弱磁性狀態(tài),,,,,

28、,,,,,,,,,,,,,,,小磁疇趨右,,,強磁性狀態(tài),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小磁疇同向,,考題分析：,說明： 在一個架子上有兩個相同的圓線圈（匝數(shù)N各為500圈、半徑r為0.100米），兩個圓線圈置于平行而且共軸的位置，線圈間的距離設定為單個線圈的半徑，當兩個圓線圈正向串聯(lián)通過電流時（即要求兩個圓線圈內(nèi)通過的電流方向一致），則兩個圓線圈中心O點的周圍區(qū)域內(nèi)將會產(chǎn)生相對均勻的磁場，磁場B0的方向與線圈中心軸線平行

29、，但具體的方向?qū)⑷Q于線圈內(nèi)的電流方向并滿足于右手螺旋法則，見下示意圖。題意： 選擇實驗裝置和實驗器材，要求設計一個方案，測出地球的磁感應強度值（水平分量）。 實驗器材（供選擇）： 兩個圓線圈（帶架子）、指南針一個、3.0伏電源（兩節(jié)干電池）、插件板一塊、可變電阻兩個（1KΩ、4.7KΩ、）、固定電阻一個（1000Ω）、數(shù)字式多用電表一個、開關兩個、導線若干根。提示與注意： 1．兩個圓線圈中心區(qū)域的磁感應強度計算

30、式為 式中：真空磁導率 、N為單個線圈匝數(shù)、I為通過線圈內(nèi)的電流、r為線圈 的半徑、B0的單位是特斯拉（用T表示，1特斯拉=104高斯）。,,實驗九 直流電路的制作與測量,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。,實驗原理,對直流電路的研究會涉及到許多方面 的內(nèi)容，譬如，電的基本知識、電路中

31、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(shù)的測量方法等，則對后繼 學習物理知識會帶來很大的幫助。,（一）串聯(lián)電路,串聯(lián)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

32、節(jié)干電池組合后為了提高電壓值等情況下會采用串聯(lián)電路的方法。,（二）并聯(lián)電路,并聯(lián)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(jié)干電池組合后為了增大電流值等情況下會采用并聯(lián)電路的方法。,（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(xiàn)其功能。見圖9-1,,,,,,,,,,,,,,,,,A,,（四）分壓電

33、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(xiàn)其功能。見圖9-2,,,,,,,,,,,,,,,,,V,,,,如將分壓電路接成以下電路，問：對嗎？有什么問題？,,,,,,,,,,,,,,,V,,實驗器材,可變電阻、直流電源、單刀開關、雙刀雙向開關、小燈泡（或負載電阻）、電壓表、電流表等,實驗內(nèi)容和方法,1．根據(jù)圖1電路，設法連接一個制流電路，通過 調(diào)節(jié)可變電阻來達到變化小燈

34、泡（或負載電阻） 上的電流值。同時，觀察小燈泡的亮度變化并 測出電路內(nèi)的電流值。,2．根據(jù)圖2電路，設法連接一個分壓電路，通過 調(diào)節(jié)可變電阻來達到變化小燈泡（或負載電阻） 上的電壓值。同時，觀察小燈泡的亮度變化并 測出小燈泡兩端的電壓值。,3．將以上制流電路和分壓電路得到的結果分別 繪出 的關系曲線，并同時比較小燈泡在亮度變化

35、上 有什么區(qū)別。,,,,,,,,,,V,R,I,R,*,*,*,*,*,*,4.由以下給出的實物圖，運用串、并聯(lián)電路的特點，設計與制作一個控制電路，即在兩個不同的地點，通過各自的開關能對同一個小燈進行切換亮暗的控制。,思考接線方法?,,,,,樓上,樓下,將以下給出的實物接成電路，通過各自的開關對同一個小燈進行切換亮暗的控制。,如何判斷接線正確?,,,,,樓上,樓下,,,,,,,,,,,,,,,拓展性內(nèi)容思考1: 當雙刀

36、雙向開關左右接通時,要求紅、綠發(fā)光二極管能分別發(fā)光。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,K2,3,K1,2,1,4,當雙刀雙向開關合向左時,紅色發(fā)光二極管能發(fā)光。當雙刀雙向開關合向右時,綠色發(fā)光二極管能發(fā)光。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,K2,3,K1,2,1,4,,,,,,,,,,,拓展性內(nèi)容思考2: 當可變電阻左右滑動時，要求兩個小燈能交替進行亮暗的變化。（怎么接線？）,,,,K1,2,1,,,將以下給出的實

37、物接成電路，通過上下滑動可變電阻來控制兩個小燈交替亮暗的變化。,,,,K1,2,1,,,,,,,,思考題,1.串聯(lián)電路與并聯(lián)電路在本質(zhì)上有什么區(qū)別？2.圖9-1、圖9-2上都有可變電阻，并通過可變電阻的調(diào)節(jié)以 使小燈泡的亮度發(fā)生變化，那么兩者間的變化有什么不同？3.在串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中，各自的可變電阻在接線方式上 有什么不同？4.在串聯(lián)電路與并聯(lián)電路中，對可變電阻阻值上有什么不同 的要求？5.請您思考或觀