電學(xué)實驗如何選擇儀器和電路

1、電學(xué)實驗如何選擇儀器和電路在電學(xué)實驗中，例如用伏安法測電阻測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，測某一用電器的伏安特性圖線，都存在如何選擇電學(xué)實驗器材，如何選擇測量電路、控制電路的問題合理地選擇實驗器材和實驗電路，可以使實驗順利進(jìn)行，而且實驗操作方便，實驗誤差較小正確地選譯議器和電路的問題，有一定的靈活性解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則、即“安全性”、“精確性”、“方便性”和“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面要綜合考慮靈活運(yùn)用一、實驗儀器的選擇根據(jù)教學(xué)大綱及高考考試的要求，選擇電學(xué)實驗儀器主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器件，通?？梢詮囊韵氯矫嫒胧郑?根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電

2、表首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程然后合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏刻度的2/3左右），以減少測讀的誤差2根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需選擇滑動受阻器注意流過滑動變阻器的電流不超過它額定值對高阻值的變阻器，如果滑動頭稍有移動，使電流電壓有很大變化的，不宜采用3應(yīng)根據(jù)實驗的基本要求來選擇儀器對于這種情況只有熟悉實驗原理才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇【例1】有一電阻R，其阻值大約在40至50之問，需進(jìn)一步測定其阻值，現(xiàn)有下列器材：電池組，電動勢為9V，內(nèi)阻忽略不計；電壓表V，量程為0至10V，內(nèi)阻20；電流表A1，量程為0至50A，內(nèi)阻約20；電流表A2，量程

3、為0至300mA，內(nèi)阻約4；滑動變阻器R1，阻值范圍為0至100，額定電流1A；滑動變阻器R2，阻值范圍為0至1700，額定電流0.3A，開關(guān)及導(dǎo)線若干實驗電路圖如圖所示，實驗中要求多測幾組電流、電壓在實驗中應(yīng)選_電流表和_滑動變阻器【分析與解】首先估算電路中可能達(dá)到的最大電流值，假設(shè)選電流表A1，則，Im0.14A，超過了A1的量程，及假設(shè)選電流表A2，則Im0.18A，未超出A2的量程，故應(yīng)選電流表A2，這一選擇遵循了安全性原則對滑動變阻器的選擇。假沒選R1，電路中的最小電流約為Imin 0.06A，故電路中的電流強(qiáng)度范圍為0.06A0.18A又假設(shè)選R2，電路中的最小電流約為Imin0.

4、005A故電路中的電流強(qiáng)度范圍為0.005A-0.18A，因為電流表A2的量程為0.3，電流強(qiáng)度為0.06時，僅為電流表A2。量程的1/5，如果移動滑動變阻器阻值再增大，其電流表的示數(shù)將更小，讀數(shù)誤差會更大，因此對于R2而言，有效的調(diào)節(jié)長度太小，將導(dǎo)致電流強(qiáng)度值隨滑動片位置的變化太敏感調(diào)節(jié)不方便，故應(yīng)選滑動受阻器R1，這一選擇就遵循了方便性原則二、實驗電路（電流表內(nèi)外接法）的選擇電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法：一種是如圖甲所示的電路叫做電流表外接電路（簡稱“外接法”）；一種是如圖2乙所示電路叫做電流表內(nèi)接電路（簡稱“內(nèi)接法”）由于電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，不管采用電流表內(nèi)接還是外接都將會

5、引起誤差外接法的測量誤差是由于電壓表的分流作用而產(chǎn)生，由并聯(lián)電路中電流分配與電阻成反比可知當(dāng)時，電壓表的分流作用可忽略不計，此時,可見對于小電阻的測量宜采用外接法電路內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差是電流表的分壓作用，由串聯(lián)電路的電壓分配與電阻成正比可知，當(dāng)時，電流表的分壓作用很小，可忽略不計，此時，所以對大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法電路那么如何確定R值是較大還是較小呢？根據(jù)以上分析可知，當(dāng)被測電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系滿足即時應(yīng)采用“外接法”較準(zhǔn)確；當(dāng)被測電阻與電流表的內(nèi)阻相比滿足即時，采用“內(nèi)接法”測量誤差較小若當(dāng)時，電壓表的分流作用和電流表的分壓作用對測量結(jié)果的影響是相同的，此時既可選擇“內(nèi)接法”也可選擇“外接法”，

6、此時的我們常稱為臨界電阻當(dāng)時，電流表的分壓作用較電壓表的分流作用明顯，應(yīng)采用外接電路，當(dāng)時，電壓表的分流作用較電流表的分壓作用明顯，應(yīng)采用內(nèi)接電路【例2】有一小燈泡上標(biāo)有“6V,0.6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個燈泡的圖線，已知所用器材有：是電流表（00.3A，內(nèi)阻1）；電壓表（015V，內(nèi)阻20k）；滑動變阻器（030，2A）；學(xué)生電源（直流9V）；開關(guān)一只、導(dǎo)線若干為使實驗誤差盡量減小，畫出合理的實驗電路圖【分析與解】因為電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡的最大阻值60，因此選擇電流表外接法電路如圖所示【例】用伏安法測量阻值約為幾十歐的線圈的電阻R，己知所用電流表的量程為（00.6V），內(nèi)阻0.1

7、25，電壓表的量程為（015V），內(nèi)阻為15k，蓄電池組電壓為12V，問應(yīng)采用哪一種連接電路？【分析與解】因為，而題目給出的被測電阻阻值約為幾十歐，可能大于43，也可能小于43，因此內(nèi)接法、外接法兩種電路均可采用。在具體的實驗中若RA、RV均不知的情況下，可用試觸法判定，即通過改變電表的連接方式看電流表、電壓表指針變化大小來確定三、控制電路的選擇為改變被測電阻兩端的電壓（或被測電阻中的電流強(qiáng)度），常用滑動變阻器與電源的連接有兩種不同的形式，如圖所示，圖甲為限流接法，圖乙為分壓接法，這兩種接法區(qū)別之處是：測電阻R上的電壓調(diào)節(jié)范圍不同當(dāng)滑動觸頭P由ab移動過程中（電源內(nèi)阻不計）被測電阻兩端電壓調(diào)節(jié)

8、的范圍，圖4甲為，圖4乙為；對被測電阻R上的電流強(qiáng)度的控制情況有區(qū)別對于圖甲有時，調(diào)節(jié)R0的大小可使通過被測電阻的電流有明顯變化，但當(dāng)時，無淪怎樣改變R0的大小，也不會使通過R的電流有明顯變化，可見，只有在（或兩者相差不多）的情況下，改變變阻器的觸頭的位置才會使電阻R上的電流有明顯變化，從而起到對電阻R上的電流的控制作用但對于圖乙中，不管電阻R的大小如何，調(diào)節(jié)滑動變阻器觸頭位置都可以使通過被測電阻R的電流由變到，通過被測電阻R的電流有明顯變化；從電能損耗方面分析圖4甲比圖4乙要小，且圖甲具有電源負(fù)擔(dān)輕、電路連接簡便等優(yōu)點綜合上述，可得到如下結(jié)論：若需要被測電阻R兩端電壓變化范圍較大，或需要從零

9、開始連讀可調(diào)電壓，應(yīng)選圖4乙的分壓電路；若采用限流電路時，如果電路中最小電流大于或等于被測電阻的額定電流，必須采用汁壓電路；當(dāng)時為使被測電阻中電流有明顯變化，也應(yīng)選分壓電路；當(dāng)時（或兩者相差不多），雖然兩種電路都可以對負(fù)載電流有明顯的調(diào)節(jié)和控制或兩種電路都滿足實驗要求時但圖甲的限流電路具有節(jié)省電能、電源負(fù)擔(dān)輕、電路連接簡便等優(yōu)點，應(yīng)選圖4甲的限流電路較好例如在例2中，電路若采用限流電路，電路中的最小電流為等于小燈泡額定電流，滑動變阻器無法對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，故必須采用分壓電路，如圖所示所以，我們在選擇電學(xué)實驗儀器和實驗電路時，應(yīng)先依據(jù)題意確定電流表、電壓表和滑動變阻器等儀器，然后確定電流表的內(nèi)外接怯，再選擇控制電路并畫出實驗電路圖【例】用伏安法測量某電阻的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：侍測電阻（阻值大約為5，額定功率為1）；電流表A1（量程.A，內(nèi)阻0.2）；電流表A2（量程03A，內(nèi)阻0.05）；電壓表V1（量程03V，隊阻3k）；電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻15k）；滑動變阻器（050），蓄電池（電動勢為6V）開關(guān)、導(dǎo)線。為了較準(zhǔn)確測量阻值，保證器材的安全，以及操作方便，電流表、電壓表應(yīng)選擇_，并畫出實驗電路圖。【分析與解】1確定電壓表、電流表。被測電阻的額定電壓、額定電流分別約為則電流表選用A1，電壓表選用V1。2確定電流表內(nèi)外