电学实验仪器和电路的选择.doc

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1、电学实验仪器和电路的选择在中学电学实验中，如用伏安法测电阻，测电源的电动势和内阻，测某一用电器的伏安特性曲线，都存在如何选择电学实验仪器，合理地设计电路。如何使学生学会电路设计和顺利进行实验，应从下面几方面考虑。1、实验仪器的选择根据中学教学大纲要求，电学仪器的选择主要是：电表、滑动变阻器、电源等仪器。（1）电表的选择原则是：不使电表受损和尽量减少误差。首先保证流过电流表的电流和加在电压表的电压均不超过使用量程，然后考虑电压表、电流表在使用时，指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3左右）。（2）滑动变阻器选择原则：考虑被测对象要求的电流或电压变化范围，并且方便、节能。注意流过滑动变阻

2、器的电流不超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，电流、电压变化很大的，不宜采用，应选用阻值小的变阻器。例1有一电阻Rx，其阻值大约在40Ω-50Ω之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组ε（电动势为12V，内阻约0.5Ω）电压表V（量程0-3-15V，内阻20KΩ）电流表A1（0-50mA，内阻20Ω）电流表A2（0-300mA，内阻4Ω）电流表A3（0-1A，内阻0.1Ω）滑动变阻器R1（0-100Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（0-1700Ω，额定电流0.3A）AVεRxR图1K开关K及导线若干，实验电路如图1所示，实验中要求多测几组电流、电压值。在实验

3、中电流表应选，电压表的量程应选，滑动变阻器应选。解析：电源电动势为12V，考虑耗电少，加在被测电阻两端电压可达12V，故电压表量程应选取0-15V。估算被测电阻可达到最大电流值，假设选电流表A1，则，超过了A1的量程；假设选电流表A2，则，未超过A2的量程，又从电流表读数精确度来考虑，应选电流表A2。对滑动变阻器的选择，因为滑动变阻器R1和R2的额定电流都大于0.27A，从节电、方便，满足测多组电流、电压值的要求，选用阻值较小的变阻器R1。2、测量电路的选择电压表和电流表连入电路有两种方法：一种是外接法（电流表外接电路）；另一种是内接法（电流表内接电路）。不管采用哪种接法，由于电表

4、内阻的影响，计算值都有误差，为了减少误差，常用如下方法选择电路。方法1临界值计算法：当内、外接法相对误差相等时，有，即（RA＜＜RV）为临界值。当RX＞＞RA或RX＞时，选择“内接法”;当RX＜＜RV或RX＜时，选择“外接法”;当时，内、外接法均可。方法2测试判断法。RXAVKbMNa图2当RX、RA、RV、均不知的情况下，可用试接法选择电路。如图2所示，将单刀双掷开关K分别接触a、b点，设接触a、b点时，电流表示数分别为Ia、Ib，电压表示数分别为Ua、Ub。当＞时，选用“内接法”;当＜时，选用“外接法”。RxR0图3AVAKε例2有一小灯泡上标有“3V、0.6W”，现要用伏安法

5、测量这个灯泡的I-U图线，可选用仪器有：电流表（0-0.3A，内阻约1Ω）；电压表（0-3V，内阻约20KΩ）；滑动变阻器（0-50Ω，额定电流2A）；电源（直流9V）；开关一只、导线若干，为使实验误差尽量小，请画出合理电路图。解析：由于电压表内阻远大于灯泡的最大阻值，故选用电流表外接法，电路图如图3所示。3、供电电路的选择供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在供电电路中有两种连接方式：如图4为限流式：如图5为分压式，限流式可省一个耗电支路，具有节省电能、电路连接简单的优点，分压电路具有较大的电压可调范围。RXKεR0图4R0KεRX图5选择原则：设滑动变

6、阻器的全电阻为R0，被测电阻的阻值为RX当R0＜时，用分压电路；当R0＞10RX时，用限流电路；当＜R0＜10RX时，两种电路均可，优先采用限流电路。例3有一电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率1w），需测定其阻值，现有下列器材：电池组ε（电动势为6V，内阻约0.5Ω）电压表V1（量程0-3V，内阻3KΩ）电压表V2（量程0-15V，内阻15KΩ）电流表A1（0-0.6A，内阻0.2Ω）电流表A2（0-3A，内阻0.05Ω）滑动变阻器R1（0-10Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（0-1700Ω，额定电流1A）开关K及导线若干，实验中要求多测几组电流、电压值。（1）在实验中电压表、电流表

7、应选，滑动变阻器应选。（2）画出实验电路图。解析：先考虑测量电阻的方法，从题中给出的仪器，考虑用伏安法测电阻，（学生可讨论替代法、半偏法等等）（1）确定了伏安法之后，考虑电压表、电流表的选择，V，电流表、电压表的量程应大于且接近被测电阻的额定值，所以电流表选A1，电压表选V1。（2）测量电路确定：临界电阻的阻值R==24.5Ω，因为RX＜R，采用电流表外接法。（3）供电电路确定R0Kε图6RxVA先考虑限流接法，假设用滑动变阻器R2，此时电流变化范围的最大值约0.45