如何選擇電學儀器和實驗電路

第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六安全性如何選擇電學儀器和實驗電路？

基本原則:精確性方便性誤差小儀器少耗電少綜合考慮第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六安全性原則:要能夠根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器，使實驗切實可行，能達到預期目標。另外還要注意測量儀器的量程，電阻類器件的電流不能超過其最大允許電流等。

一、實驗儀器選擇的基本原則:

方便性原則:實驗時需考慮調節(jié)方便，便于操作，如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實驗要求的情況下，還要考慮阻值大小對實驗操作中是否調節(jié)方便的影響。注意流過滑動變阻器的電流不超過它額定值．一般選較接近所測電阻的滑動變阻器．精確性：盡量減小實驗誤差。選擇電表時，保證電流和電壓均不超過使用量程的前提下，合理選擇量程。務必使指針有較大偏轉（一般取滿偏度的2/3），不小于量程的1/3,一般能用小時不用大。選擇滑動變阻器時，注意其阻值的大小對實驗操作和對實驗的影響，一般能用小時不用大。第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六1．根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表．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程,不小于量程的1/3．然后合理選擇量程。務必使指針有較大偏轉（一般取電路中最大的電流（電壓）達到滿偏的2/3左右），以減少測讀的誤差．根據(jù)教學大綱及高考考核的要求，選擇電學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?/p>

2．根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需要選擇滑動受阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它額定值．一般選較接近所測電阻的滑動變阻器．3．應根據(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．才能做出恰當?shù)倪x擇．

第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例1：有一電阻R，其阻值大約在40Ω至50Ω之間，需進一步測定其阻值，現(xiàn)有下列器材：電池組ε，電動勢為9V，內阻忽略不計；電壓表Ｖ，量程為0至10Ｖ，內阻20Ω；電流表A1，量程為0至50ｍＡ，內阻約20Ω；電流表A2，量程為0至300mＡ，內阻約4Ω；滑動變阻器R1，阻值范圍為0至100Ω，額定電流1A；滑動變阻器R2，阻值范圍為0至1700Ω，額定電流0.３Ａ，開關Ｓ及導線若干．實驗電路圖如圖１所示，實驗中要求多測幾組電流、電壓值．在實驗中應選＿＿＿電流表和

滑動變阻器．A2R1第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六比較項目電流表內接法電流表外接法電路誤差來源測量結果適用條件二、實驗電路（電流表內外接法）選擇的依據(jù)R測＝U/I＞R偏大R測＝U/I＜R偏小電流表的分壓電壓表的分流第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例2：用伏安法測量阻值約為歐的線圈的電阻Ｒ，己知所用電流表的量程為（0～0.6Ｖ），內阻0.125Ω，電壓表的量程為（0～15Ｖ），內阻為15kΩ，蓄電池組電壓為12Ｖ，問應采用哪一種連接電路？若題目給出的被測電阻阻值約為幾十歐，可能大于43Ω，也可能小于43Ω，內接法、外接法兩種電路均可采用。

幾千幾十幾分析與解因為R==43Ω若題目給出的被測電阻阻值約為幾千歐，大于43Ω，采用內接法若題目給出的被測電阻阻值約為幾歐，小于43Ω，采用外接法第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六比較項目限流式接法分壓式接法電路電壓調節(jié)的范圍電流調節(jié)的范圍電能損耗電路連接三、控制電路（滑動變阻器的接法）的選擇：EIR電源負擔輕E（IR+Iap）電源負擔重簡便復雜第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六三、控制電路（滑動變阻器的接法）的選擇：（1）若需要被測電阻R兩端電壓變化范圍較大，或需要從零開始連讀可調電壓，應選分壓電路；（4）當R0>R時（或兩者相差不多），雖然兩種電路都可以對負載電流有明顯的調節(jié)和控制．或兩種電路都滿足實驗要求時．但限流電路具有節(jié)省電能、電源負擔輕、電路連接簡便等優(yōu)點，應選限流電路較好．（3）當R0<<R時．為使被測電阻中電流有明顯變化，也應選分壓電路；（2）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Ｒ的額定電流，必須采用分壓電路；第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六RR0abRR0ab限流式電路分壓式電路第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六器材選擇的一般步驟是：①找出唯一性的器材；②草畫電路圖（暫不把電表接入）；③估算最大值（在限流電路中把滑動變阻器觸頭推向最小值）；④考慮能否都使電表達到滿偏的1/3以上。第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例1.某電壓表的內阻在20kΩ～50kΩ之間，現(xiàn)要測量其內阻，實驗室提供下列可選用器材：待測電壓表V(量程3V)，電流表A１(量程200μA)，電流表A2(量程5mA)，電流表A3(量程0.6Ａ)，滑動變阻器R(最大阻值1kΩ)，電源E(電動勢4V)，電鍵S.(1)所提供的電流表中，應選用_________(填寫字母代號).(2)為了盡量減小誤差，要求測量多組數(shù)據(jù)，試在圖中畫出符合要求的實驗電路圖(電源和電鍵及連線已畫出).解:εVA1第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例2.用伏安法測量某電阻的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：待測電阻Rx（阻值大約為5Ω，額定功率為1W）；電流表A1（量程為0～0.6A，內阻為0.2Ω）；電流表A2（量程為0～3A，內阻為0.05Ω）；電壓表V1（量程為0～3V，內阻為3KΩ）；電壓表V2（量程為0～15V，內阻為15KΩ）；滑動變阻器R（0～50Ω）；蓄電池（電動勢為6V），開關、導線。為了較準確測量Rx的阻值，保證器材的安全，以及操作方便，電流表、電壓表應選擇

，并畫出實驗電路圖。1、確定電壓表、電流表被測電阻Rx的額定電壓、額定電流分別為2.2V和0.45A，則電流表選用A1，電壓表選用V1。解第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六2、確定測量電路由于待測電阻Rx的阻值大約是5Ω，而所用電流表的內阻為0.2Ω，所用電壓表內阻為3KΩ，即Rv>>Rx，故采用電流表的外接法。3、確定控制電路因滑動變阻器的全值R0大于被測電阻阻值Rx，故考慮滑動變阻器的限流接法（采用限流接法時，通過Rx的最大電流為0.45A，最小電流為0.11A，較符合實驗要求）。第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例3：有一小燈泡上標有“6V0.6Ｗ”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個燈泡的I－U圖線，已知所用器材有：電流表（0～0.3Ａ，內阻1Ω）；電壓表（0～15Ｖ，內阻20kΩ）；滑動變阻器（0～30Ω，2Ａ）；學生電源（直流9Ｖ）；開關一只、導線若干．為使實驗誤差盡量減小，畫出合理的實驗電路圖．第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例4：欲用伏安法測定一個阻值約12歐的電阻，要求測量結果盡量準確，下列器材中應選用的是_________，畫出應采用的電路圖。A、電池組（6伏，內阻很小）B、電流表（0—3安，內阻0.0125歐）C、電流表（0—0.6安，內阻0.125歐）D、電壓表（0—3伏，內阻3千歐）E、電壓表（0—6伏，內阻6千歐）F、滑動變阻器（0—20歐，1安）G、滑動變阻器（0—200歐，0.3安）H、電鍵、導線電表接入時，用電流表外接法。變阻器可采用限流作用。此題中變阻器也可采用分壓作用。第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六

實物連接以其考察的知識點較多和要求思考問題全面等特點，成為高中物理實驗的熱點。然而學生在這種題上往往失誤太多。究其原因，就是沒有建立起完整、細致、合理的思維程序，使得連出的線路圖出現(xiàn)錯誤或疏漏。我們可以把解決實物連線的問題的思路建立一個程序如下：四、實物連接：１．根據(jù)原理畫出電路圖２．根據(jù)要求選擇器材及量程３．根據(jù)先并后串或先串后并的方法連接實物圖４．連接時要注意：電流的方向、儀表的量程、變阻器的接法及滑片的初位置第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六例5.試根據(jù)右圖連接下列實物第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六五、電路圖的設計：比較下列實驗的電路圖，并思考分別屬于哪一個分組實驗。第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六練習1：在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內阻約為20千歐，電流表的內阻約為10歐，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進行實驗，讀得的各組數(shù)據(jù)用實心圓點標于坐標圖上(如右圖所示)。

(1)根據(jù)各點表示的數(shù)據(jù)描出I－U圖線，由此求得該電阻的阻值Rx＝____歐(保留兩位有效數(shù)字)。

(2)畫出此實驗的電路原理圖。2.5K第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六練習2:為了研究一個“2.5V0.2W”小燈泡的伏安特性,現(xiàn)有蓄電池1只,電鍵1個,導線若干,其它可供選擇的器材如下:(A).量程為0-3A,內阻為0.025Ω的電流表1只;(B).量程為0-0.6A,內阻為0.2Ω的電流表1只;(C).量程為0-100mA,內阻為5Ω的電流表1只;(D).量程為0-3V,內阻為10KΩ的電壓表1只;(E).量程為0-15V,內阻為50KΩ的電壓表1只;(F).額定電流為1A,阻值為0-5Ω的滑動變阻器1只;(1).要正確完成這個實驗,電流表應選

,電壓表應選

(填相應器材的代號)(2).畫出實驗的電路原理圖.DC第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六練習3．小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大。某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：

I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）畫出實驗電路圖?？捎玫钠鞑挠校弘妷罕怼㈦娏鞅?、滑線變阻器（變化范圍0－10Ω）、電源、小燈泡、電鍵、導線若干。（2）畫出小燈泡的U－I曲線。（3）將小燈泡接在電動勢是1.5V、內阻是2.0Ω的電池的兩端，小燈泡的實際功率是多少？（簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第(2)小題方格圖中）第22頁，共24