如何選擇電學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)電路

第1頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六安全性如何選擇電學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)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(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六安全性原則:要能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件選用合適的儀器，使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。另外還要注意測(cè)量?jī)x器的量程，電阻類(lèi)器件的電流不能超過(guò)其最大允許電流等。

一、實(shí)驗(yàn)儀器選擇的基本原則:

方便性原則:實(shí)驗(yàn)時(shí)需考慮調(diào)節(jié)方便，便于操作，如滑動(dòng)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(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的情況下，還要考慮阻值大小對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中是否調(diào)節(jié)方便的影響。注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不超過(guò)它額定值．一般選較接近所測(cè)電阻的滑動(dòng)變阻器．精確性：盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。選擇電表時(shí)，保證電流和電壓均不超過(guò)使用量程的前提下，合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿(mǎn)偏度的2/3），不小于量程的1/3,一般能用小時(shí)不用大。選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，注意其阻值的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，一般能用小時(shí)不用大。第3頁(yè)，共24頁(yè)，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(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過(guò)使用程,不小于量程的1/3．然后合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取電路中最大的電流（電壓）達(dá)到滿(mǎn)偏的2/3左右），以減少測(cè)讀的誤差．根據(jù)教學(xué)大綱及高考考核的要求，選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器主要是選擇電表、滑動(dòng)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(dòng)受阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不超過(guò)它額定值．一般選較接近所測(cè)電阻的滑動(dòng)變阻器．3．應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)選擇儀器．對(duì)于這種情況．只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理．才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇．

第4頁(yè)，共24頁(yè)，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(jìn)一步測(cè)定其阻值，現(xiàn)有下列器材：電池組ε，電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；電壓表Ｖ，量程為0至10Ｖ，內(nèi)阻20Ω；電流表A1，量程為0至50ｍＡ，內(nèi)阻約20Ω；電流表A2，量程為0至300mＡ，內(nèi)阻約4Ω；滑動(dòng)變阻器R1，阻值范圍為0至100Ω，額定電流1A；滑動(dòng)變阻器R2，阻值范圍為0至1700Ω，額定電流0.３Ａ，開(kāi)關(guān)Ｓ及導(dǎo)線(xiàn)若干．實(shí)驗(yàn)電路圖如圖１所示，實(shí)驗(yàn)中要求多測(cè)幾組電流、電壓值．在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選＿＿＿電流表和

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

幾千幾十幾分析與解因?yàn)镽==43Ω若題目給出的被測(cè)電阻阻值約為幾千歐，大于43Ω，采用內(nèi)接法若題目給出的被測(cè)電阻阻值約為幾歐，小于43Ω，采用外接法第7頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六比較項(xiàng)目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍電流調(diào)節(jié)的范圍電能損耗電路連接三、控制電路（滑動(dòng)變阻器的接法）的選擇：EIR電源負(fù)擔(dān)輕E（IR+Iap）電源負(fù)擔(dān)重簡(jiǎn)便復(fù)雜第8頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、控制電路（滑動(dòng)變阻器的接法）的選擇：（1）若需要被測(cè)電阻R兩端電壓變化范圍較大，或需要從零開(kāi)始連讀可調(diào)電壓，應(yīng)選分壓電路；（4）當(dāng)R0>R時(shí)（或兩者相差不多），雖然兩種電路都可以對(duì)負(fù)載電流有明顯的調(diào)節(jié)和控制．或兩種電路都滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)．但限流電路具有節(jié)省電能、電源負(fù)擔(dān)輕、電路連接簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)選限流電路較好．（3）當(dāng)R0<<R時(shí)．為使被測(cè)電阻中電流有明顯變化，也應(yīng)選分壓電路；（2）若采用限流電路時(shí)，如果電路中最小電流大于或等于被測(cè)電阻Ｒ的額定電流，必須采用分壓電路；第9頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RR0abRR0ab限流式電路分壓式電路第10頁(yè)，共24頁(yè)，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(huà)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(dòng)變阻器觸頭推向最小值）；④考慮能否都使電表達(dá)到滿(mǎn)偏的1/3以上。第11頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例1.某電壓表的內(nèi)阻在20kΩ～50kΩ之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用器材：待測(cè)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(dòng)變阻器R(最大阻值1kΩ)，電源E(電動(dòng)勢(shì)4V)，電鍵S.(1)所提供的電流表中，應(yīng)選用_________(填寫(xiě)字母代號(hào)).(2)為了盡量減小誤差，要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，試在圖中畫(huà)出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖(電源和電鍵及連線(xiàn)已畫(huà)出).解:εVA1第12頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例2.用伏安法測(cè)量某電阻的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)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(nèi)阻為0.2Ω）；電流表A2（量程為0～3A，內(nèi)阻為0.05Ω）；電壓表V1（量程為0～3V，內(nèi)阻為3KΩ）；電壓表V2（量程為0～15V，內(nèi)阻為15KΩ）；滑動(dòng)變阻器R（0～50Ω）；蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為6V），開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)。為了較準(zhǔn)確測(cè)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(yīng)選擇

，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。1、確定電壓表、電流表被測(cè)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(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、確定測(cè)量電路由于待測(cè)電阻Rx的阻值大約是5Ω，而所用電流表的內(nèi)阻為0.2Ω，所用電壓表內(nèi)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(dòng)變阻器的全值R0大于被測(cè)電阻阻值Rx，故考慮滑動(dòng)變阻器的限流接法（采用限流接法時(shí)，通過(guò)Rx的最大電流為0.45A，最小電流為0.11A，較符合實(shí)驗(yàn)要求）。第14頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例3：有一小燈泡上標(biāo)有“6V0.6Ｗ”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的I－U圖線(xiàn)，已知所用器材有：電流表（0～0.3Ａ，內(nèi)阻1Ω）；電壓表（0～15Ｖ，內(nèi)阻20kΩ）；滑動(dòng)變阻器（0～30Ω，2Ａ）；學(xué)生電源（直流9Ｖ）；開(kāi)關(guān)一只、導(dǎo)線(xiàn)若干．為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，畫(huà)出合理的實(shí)驗(yàn)電路圖．第15頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例4：欲用伏安法測(cè)定一個(gè)阻值約12歐的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，下列器材中應(yīng)選用的是_________，畫(huà)出應(yīng)采用的電路圖。A、電池組（6伏，內(nèi)阻很小）B、電流表（0—3安，內(nèi)阻0.0125歐）C、電流表（0—0.6安，內(nèi)阻0.125歐）D、電壓表（0—3伏，內(nèi)阻3千歐）E、電壓表（0—6伏，內(nèi)阻6千歐）F、滑動(dòng)變阻器（0—20歐，1安）G、滑動(dòng)變阻器（0—200歐，0.3安）H、電鍵、導(dǎo)線(xiàn)電表接入時(shí)，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(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

實(shí)物連接以其考察的知識(shí)點(diǎn)較多和要求思考問(wèn)題全面等特點(diǎn)，成為高中物理實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn)。然而學(xué)生在這種題上往往失誤太多。究其原因，就是沒(méi)有建立起完整、細(xì)致、合理的思維程序，使得連出的線(xiàn)路圖出現(xiàn)錯(cuò)誤或疏漏。我們可以把解決實(shí)物連線(xiàn)的問(wèn)題的思路建立一個(gè)程序如下：四、實(shí)物連接：１．根據(jù)原理畫(huà)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(shí)物圖４．連接時(shí)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(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例5.試根據(jù)右圖連接下列實(shí)物第18頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五、電路圖的設(shè)計(jì)：比較下列實(shí)驗(yàn)的電路圖，并思考分別屬于哪一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)。第19頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六練習(xí)1：在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20千歐，電流表的內(nèi)阻約為10歐，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上(如右圖所示)。

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

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

,電壓表應(yīng)選

(填相應(yīng)器材的代號(hào))(2).畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖.DC第21頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期六練習(xí)3．小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)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(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖?？捎玫钠鞑挠校弘妷罕?、電流表、滑線(xiàn)變阻器（變化范圍0－10Ω）、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線(xiàn)若干。（2）畫(huà)出小燈泡的U－I曲線(xiàn)。（3）將小燈泡接在電動(dòng)勢(shì)是1.5V、內(nèi)阻是2.0Ω的電池的兩端，小燈泡的實(shí)際功率是多少？（簡(jiǎn)要寫(xiě)出求解過(guò)程；若需作圖，可直接畫(huà)在第(2)小題方格圖中）第22頁(yè)，共24