题浅析电学实验中的电路设计型试

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1、浅析电学实验中的电路设计型试题变阻器的限流和分压作用的选择滑动变阻器在电路中有两种接法：分压式接法和限流式接法。当滑动变阻器用作限流时，其连接如图4所示，它是把滑动变阻器串联在电路中，用以控制或调节电路中的电流。此电路中待测电阻RX两端的电压的调节范围是ERX/（RX+R）~E。当滑动变阻器用作分压时，其连接如图5所示，它是从滑动变阻器上分出一部分电压加在待测电阻上。其优点是当它的滑片从a端向b端滑动时，待测电阻RX两端的电压可从零开始连续变化到所需电压（限流式则不能），且电压的调节范围是0~E，比用作限流时要大。图4图5变阻器的

2、接法的选择可以根据以下条件判断：1、以下几种情况一般选分压电路：①要求被测电阻两端电压变化范围较大，如有些实验要求画出U——I图象的，或要求电压从零开始连续可调的。②若用限流接法接成电路，电路中的最小电流仍大于待测电阻的额定电流或电路中电流的额定值的。③滑动变阻器的电阻R<RX，两种电路都符合要求，选限流接法，具有省电、电源负担轻、电路连接简便的优点，应用限流法。3、限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不大或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式

3、适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。例1：用伏安法测量一个定值电阻，有以下实验器材：待测电阻RX，（约100Ω）；直流毫安表（量程0~10mA，r=50Ω）；直流电压表（量程0~3V，r=5kΩ）；直流电源（E=4V，内阻不计）；滑动变阻器（0~15欧，1A）；电键一个；导线若干。根据器材的规格和实验要求，请设计实验电路图。分析：先确定采用电流表内接法还是外接法，RX/RA=100/50=2；RV/RX=5000/100=50，采用电流表外接法。再确定变阻器采用限流式接法还是分压式接法，若用限流式接法，当变阻器

4、阻值最大时，电路中电流最小I=E/（RX+RA+R）=0.024A,已超过电流表量程，故必须用分压式。实验电路如图6：图6三、实验器材的选择对实验器材的选择，一般是根据实验原理,掌握“可行”、“精确”、和“方便”的原则。“可行”是指选用的实验器材要能保证实验的正常运行，比如，线路中的限流电阻必须满足要求，确保电流不能超过允许值；通过电流表的电流或加在电压表上的电压均不能超过它们的量程；通过电源、滑动变阻器的电流不能超过额定值。所有的器件都必须符合实验要求。“精确”是指选用的实验器材要考虑尽可能的减少实验误差。比如，如果实验原理不考

5、虑电源和电流表的内阻及电压表的分流作用，就必须选用内阻小的电源和电流表及内阻大的电压表；电流表和电压表在使用时，要用尽可能使指针超过半偏以上，接近满刻度的量程，因为这样可以减少读数时的误差，使用欧姆表是宜选用指针尽可能指在中间刻度附近的倍率挡位，因为高阻值区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大；而接近零刻度处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样也会变大。“方便”是指选用的实验器材要便于操作。比如，对于那种高阻值滑动变阻器，尽管其额定电流值满足要求，但如果在实验中实际使用时只用到其中很少有部分的线圈，这样滑动触头只能

6、在很短的范围内调节，使用起来很不方便，不便于操作，就不宜选用了。例2：为了测定一根长20.00cm、直径为0.220mm的镍铬合金丝的电阻率(电阻率约为1×10-6Ω.m)，提供以下器材：（A）电动势为15V的直流电源一只；（B）量程为0~200μA、内阻约为3.7KΩ的电流表一只；（C）量程为0~20mA、内阻约为40欧的电流表一只；（D）量程为0~2A、内阻约为0.4欧的电流表一只；（E）量程为0~12V、内阻约为40K欧的电压表一只；（F）量程为0~15V、内阻约为50K欧的电压表一只；（G）阻值为0~10欧、额定电流为1A

7、的滑动变阻器一只；（H）阻值为0~1000欧、额定电流为0。01A的滑动变阻器一只；（I）电键一个；（J）导线若干。现采用图7所示电路进行测定，请按实验需要，选出适当的器材。图7解析：应选(A)(C)(E)(H)(I)(J)由于电源只有一个，(A)必选。由R=ρl/s，算出镍铬合金丝的电阻约为526欧，先不考虑电流表、滑动变阻器的阻值，估算出电路中的最大电流为Im=15/526=28A，可知电流表选(C)，只要控制电路中的电流不超过20mA就行，由于电源电动势才15V，考虑到滑动变阻器等器材的分压，合金丝上的电压可被控制在12V内

8、，电压表选(E)。由于阻值0~10欧的滑动变阻器调到最大阻值时，电路中的电流仍超过所选电流表的量程，所以滑动变阻器只能选(H)。另外，(I)和(J)则是必选。四、注重创新性物理实验的训练创新性实验试题从解题要求来看，可分为两类：一类根据课本中已经出