电学实验中电路和仪器的选择原则和方法

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1、电学实验中电路和仪器的选择原则和方法纵观近几年高考试题，电学实验一直是高考的热点，从省历年高考复习研讨会对试题的分析及评价报告反馈的情况看，电学实验部分得分率很低，因此，高考备考复习中应把电学实验线路和器材的选择确定为复习的重点和难点。下面就从原理和方法上进行分述，最后通过例题来评述运用过程。一、伏安法测电阻实验中内接法与外接法的选择所谓伏安法测电阻中的内、外接法是相对安培表而言，安培表紧挨待测电阻接在里面的接法叫内接法，如图1（a）所示，安培表接在外面的接法叫外接法，如图1（b）所示。由于安培表的内阻并

2、不为零、伏特表的内阻并非无穷大，因此，无论哪种接法，都会给测量结果带来误差（见下表），但合理的选择内接法或外接法有利于减小误差。RxRx(a)内接法（b）外接法图1引起误差的原因Rx真实值表达式Rx测量值与真实值比较内接法安培表的分压作用R真=（U—UA）/I偏大外接法伏特表的分流作用R真=U/（I—IV）偏小1、若Rx、RA、Rr的大小大致可估，可用以下三种方法来选择内、外接法：（1）当Rx较大、满足Rx》RA时，应采用内接法，因为这时安培表的分压作用很微弱。（2）当Rx较小、满足Rx《RV时，应采用外

3、接法，因为这时伏特表的分流作用很微弱。（3）当Rx的大小很难断定是满足Rx》RA，还是满足Rx《RV时，可采用计算临界电阻值的方法，具体做法是：先计算临界电阻R0=，若Rx>R0,则视Rx为较大采用内接法；若Rx

4、误差。2、若Rx、RA、RV的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法。具体做法是：图2如图2所示组成电路，其中安培表事先已经接好6第6页共6页，拿伏特表的一个接线柱去分别试触M、N两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况，如果安培表的示数变化比伏特表变化明显（即），说明接M点时伏特表分流作用引起的误差大于接N点时安培表分压作用引起的误差，这时应采用内接法（即伏特表接N点）；如果伏特表示数变化比安培表示数变化明显（即），说明接N点时安培表分压作用引起的误差大于接M点时伏特表分流作用引起的误差，

5、这时应采用外接法（即伏特表接M点）。例2、某同学用伏安法测一个未知电阻Rx的阻值，采用了图2的线路图，他先把伏特表接在N点，读得两表示数分别为U=3.0伏,I=3.0毫安,然后把伏特表改接在M点,读得两表示数分别为U′=2.9伏,I′=4.0毫安，由此可知伏特表应接到点误差较小，测得Rx值应为欧。解答：两次接法中两表示数变化为ΔU=

6、Uˊ-U

7、=0.1伏,I=

8、Iˊ-I

9、=1.0毫安,可见安培表示数变化(即)比伏特表示数变化(即)明显,说明由伏特表分流引起的误差比安培表分压引起的误差大，为了减小误差应采用

10、内接法,即伏特表接N点,测得Rx=U/I=1000欧。二、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择图3所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，我们通常把图3（a）电路称为限流接法，图3（b）电路称为分压接法。（a）限流接法（b）分压接法图3虽然两种电路都能调节负载的电压或电流，但在相同条件下的调节效果不同（见下表），实际应用中要根据情况恰当地选择限流接法或分压接法。负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）闭合电键前触头应处

11、位置相同条件下电路消耗的总功率限流接法≤Ul≤ε≤IL≤b端εIL分压接法0≤UL≤ε0≤IL≤a端ε（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大都为了保护负载限流电路能耗较小6第6页共6页1、通常情况下（指电路中电流或电压能达到要求的调节范围内且不超过测量电表量程、电流可调范围不超过电阻类元件或电源允许的最大电流等），由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考虑以限流接法为主（如课本上各种学生实验、演示实验都采用限流接法）。2、在下面三种情况下必须要选择分压接法。（1）要使某部分电

12、路的电压或电流从零开始连续可调，只有分压电路才能满足。（2）如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节、电路中实际电流（压）都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流，为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须要采用分压法连接电路。例4、（94年高考第25题）图5为伏安法测一个定值电阻所需器材实物图，器材和规格如下（实物图约）：待测电阻RX（约100欧）、直流毫安表（量程0~10毫安、内阻5