小专题 电学实验中的器材选择和电路设计

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1、小专题电学实验中的器材选择和电路设计一、电路设计1.测量电路的选择(1)伏安法测电阻2．控制电路的选择——滑动变阻器的限流接法和分压接法限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围≤U≤E0≤U≤E电压能从零开始连续变化分压接法调节范围大负载R上电流调节范围≤I≤0≤I≤分压接法调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件在具体实验中，滑动变阻器是采用分压式还是限流式，可按以下标准进行判断：(1)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总电阻R，需用分压式电路．

2、(2)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路．(3)负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压、电流表示数变化不要求从零起调，可采用限流式．(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗的总功率较小．提示：一般情况下，若采用“分压式”接法，则选总阻值较小的滑动变阻器；若采用“限流式”接法，则选用与测量电阻阻值相当的滑动变阻器．二．实验器材的选择(1)安全——不超电表的量程由电路中的欧姆定律或全电路欧姆定律来估算通过测量电路（

3、待测电阻）或控制电路中的电流或电压的最大值；必须满足通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流．(2)精确——实验时电表指针在满偏度的以上（被选中的电流、电压表量程的以上）选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程．使指针有较大偏转(一般取满偏度的以上)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近．(3)便于操作选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的．(4)实验的实际要求．三、实例分析(2013·天津·9(3))要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压

4、需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．乙选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表(量程为0～250mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；电键一个、导线若干．①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．A．滑动变阻器(最大阻值20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V、

5、内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.图1解析　①测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值较小和额定电流较大的A.②因为小灯泡两端的电压由零逐渐增加到3V，故滑动变阻器应采用分压式接法．灯泡的电阻R＝＝15Ω，额定电流I＝＝0.2A，由R＝15Ω<＝Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.③在灯泡的I－U图上作出电源的I－U图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时P灯

6、＝IU＝0.1×1W＝0.1W.答案　①A　②B　③0.11．[实验原理与电路设计]在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，除有一标有“6V　1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6V(内阻不计)B．直流电流表0～3A(内阻0.1Ω以下)C．直流电流表0～300mA(内阻约为5Ω)D．直流电压表0～10V(内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器10Ω，2AF．滑动变阻器1kΩ，0.5A实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选

7、用________(均用序号表示)．(2)在虚线框内画出实验电路图．(3)试将图2所示器材连成实验电路．图2答案　(1)C　E　(2)实验电路图如图所示(3)实物图连线如图所示解析　(1)I额＝A＝250mA，故电流表应选C.因要求小电珠两端的电压从零开始变化，滑动变阻器用分压式接法，应选较小阻值的E.电学实验电路设计的思路与方法1．首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等．其设计原则是：安全、方便、经济．2．在测量电路中，一般有电流表

8、内接和外接两种方法，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻Rx的关系，其中R0＝，若Rx>R0，则设计为电流表内接法；若Rx