2026-09-04 电磁学实验基础知识：outline

电磁学实验基础知识提纲

一、最优先：安全通电顺序

1. 开关断开时接线，先主回路，后支路。
2. 通电前检查：极性、量程、串并联、短路、阻值和变阻器初始位置。
3. 合闸后先看仪器反应，异常时立即断开开关。
4. 暂停测量要断开开关；改线必须先切断电源。
5. 实验结束按“先断电，后拆线”处理。

绝对不能使电源短路。高压线路未经教师检查不得通电，闭合电路后不得直接触碰导体部分。

二、重点：电源和电表的选择

电源

按额定电压、额定电流、输出功率、输出电阻和稳定性选择。稳压电源提供稳定可调电压；稳流电源在规定负载范围内维持恒定电流。标准电池只作参考电动势，不作普通电源。

电表

• 电流表串联，电压表并联；直流仪表极性不能接反。
• 未知待测值先用最大量程试测，再换到合适量程。
• 量程应使指针达到满偏约 $2/3$ 以上，同时不能超量程。
• 指针式仪表先机械调零；读数时视线垂直刻度盘，有镜面时让指针与镜中像重合。

常见仪表：磁电式刻度均匀、用于直流；电磁式和电动式可用于交直流，但刻度通常不均匀。瓦特计的电流线圈串联、电压线圈并联，偏转与功率成正比。

三、重点：电阻的正确使用

滑线变阻器

• 限流接法：串入回路调电流；合闸前置于串联电阻最大、负载电流最小的位置。
• 分压接法：全电阻跨接电源，滑片输出可变电压；合闸前置于负载电压最小的位置。

电阻箱

示值为各旋钮“数字 × 倍率”之和：

Copy LaTeX$$R=\sum n_i{k}_i$$

使用前同时检查阻值和允许电流。按功率限制估算时：

Copy LaTeX$$I=\sqrt{\frac{P}{R}}$$

测小电阻要尽量减少参与导电的旋钮和接触点，降低接触电阻造成的相对误差。

标准电阻

采用四端接法：$C、C^{\prime }$ 为电流端，$P、P^{\prime }$ 为电压端，以排除引线和电流端接触电阻的压降。精密测量还要考虑温度偏离 ${20}^{\circ }\mathrm{C}$ 的修正。

四、重点：测量误差与结果表达

误差主要来自仪器本身、环境条件和读数过程。减小误差的方法包括机械调零、按规定姿态放置、避开干扰场、垂直视线读数和合理选择量程。

指针式电表

等级为 $a$ 、量程为 $V_m$ 时：

Copy LaTeX$$\mathrm{\Delta }{V}_{\mathrm{仪}}=\pm V_m\frac{a}{100}$$

同一量程内绝对误差近似固定，因此读数越接近满量程，相对误差越小。最终结果应写成

Copy LaTeX$$V=(V_x\pm \mathrm{\Delta }V)\mathrm{V}$$

且测量值与不确定度保留到相同小数位。

数字电表

Copy LaTeX$$\mathrm{\Delta }=\pm (a\mathrm{\%}{V}_x+b\mathrm{\%}{V}_m)$$

Copy LaTeX$$r=\pm (a\mathrm{\%}+b\mathrm{\%}\frac{V_m}{V_x})$$

被测值太小时，满量程项会放大相对误差；若 $V_x\le 0.1V_m$ ，通常应换低一档量程。

五、得分检查表

• [ ] 开关断开、无短路、极性正确。
• [ ] 电流表串联，电压表并联。
• [ ] 电源、量程和电阻功率匹配。
• [ ] 变阻器初始位置使负载最安全。
• [ ] 指针已调零，读数无视差。
• [ ] 误差公式、有效数字和单位正确。
• [ ] 原始数据当场记录，不随意涂改。
• [ ] 结束时先断电，再拆线并复原仪器。