《电学设计性实验》.ppt

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1、例谈电学实验设计实验设计的一般思路1.明确实验要求;2.根据题目条件与器材，构建实验原理;4.设计测量电路;5.设计控制电路;3.选择实验器材;6.检验设计的合理性.——用什么办法完成实验？进行必要的估算先估算、看要求、再设计;明目的、看器材、想原理;要检验。思路要干什么?选择器材测量电路控制电路检验合理性安全精确方便节材节能怎么干?估算遵循最大电流额定电流、阻值电流表的满偏电压电压表的满偏电流选择器材：设计测量电路：设计控制电路：——电表、电源、滑动变阻器、保护电阻等——电流表、电压表的连接方式——电键，滑动变阻器的限流式接法、分压式接法综合考虑正确选择和

2、设计电学实验设计的基础知识器材选择与电路设计的一般原则1.安全性原则：电表不超量程，通过电源、滑动变阻器、用电器的电流不能超过其允许的最大电流；2.准确性原则：选用电表量程应尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的1/3，读数误差较大；欧姆表，宜选用指针尽可能在中心刻度附近的倍率档位。4、节能节材原则:（２）选择合适的电源．如果电源电动势大，实验所需电压小，要想完成实验必须串联一个分压电阻才能解决这个问题，但这违背了节能和节材原则，因此，在满足实验要求的前提下，应选用电动势小的电源；（３）选择合适的控制电路

3、．在限流式接法与分压式接法都能精确地完成实验时，以选用限流式接法为宜，因为分压式接法多一个耗能回路．（１）在能完成实验的前提下，以使用最少的器材为宜；3．方便性原则：主要是针对滑动变阻器而言的。选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。在多个变阻器都可以满足条件的情况下，选择阻值小的滑动变阻器，调节方便一些。测量电路（1）测量电阻的电流表内、外接法。（2）测量电源的电流表内、外接法。（1）测量电阻的电流表内、外接法。a.直接比较法：当RV＞＞R时,采用“外接法”；当RA＜＜R时，采用“内接法”；当RV/R=R/RA时，既可选择“

4、内接法”也可选择“外接法”。（其中：R为被测电阻、RV为电压表内阻、RA为电流表内阻）为临界值电阻，当Rx＞用内接法，当Rx＜用外接法。b.临界值计算法：外接法内接法选择依据c.测试判断法：当Rx、RA、RV大约值都不清楚，就用测试判断法。如图所示，将单刀双掷开关K分别接触a点和b点．若伏特表示值变化比安培表示值变化大，则说明安培表分压影响较大，应该选外接法。安培表示值变化大，伏特表分流影响大；伏特表示值变化大，安培表分压影响大若看到安培表示值变化比伏特表示值变化大，则说明伏特表分流影响较大，应该选内接法；（2）测量电源的电流表内、外接法。a.(测量电源)电流表的

5、外接法。b.(测量电源)电流表的内接法。在Rv>>r时，故宜选用外接法电路。此种电路适应于测量小内阻电源。一般地，测干电池的电动势内电阻时，由于伏特表的内阻一般都比较大，故宜选用外接法电路。在r>>rA时，故宜选用内接法电路。此种电路适应于测量高内阻电源。电流表测量电流，电压表测量电压这是司空见惯的，但若将两者功能置换，在有些特殊情况下确实可以置换。将电流表改装成电压表是普遍的，但是将电压表改装成电流表同样可行。(3)电表功能的“反串”控制电路——滑动变阻器分压式与限流式接法控制电路——滑动变阻器分压式与限流式接法限流电路连接简单，电源负担轻，省一个耗电支路;分压

6、式接法电压调节范围大，各有所长，根据需要选用。（3）若采用限流电路，电路总电阻不大，电路中最小电流大于或等于被测电阻R的额定电流，或超出电流表的量程，必须采用分压式接法。（2）负载电阻阻值R远大于滑动变阻器的总电阻R0，若采用限流式接法，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化也很小，必须用分压式电路；1．下列情况必选分压式接法（1）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，必须用分压式接法；2．下列情况应选用限流式接法（1）测量时电路电流或电压不要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且Rx与R0接近，或Rx小于R0，采用限流式接

7、法；（2）滑动变阻器额定电流太小,若采用分压接法可能会烧坏变阻器,则应选用限流式接法;(3)两种电路均可使用，即两种电路都可以对负载的电流、电压有明显的调节和控制时，从安装简便，电源负担轻，节能等因素考虑，宜选用限流式接法。一般地，在R0比Rx大5倍左右时，可以使电路中的电流或电压有足够的调节范围，应优先考虑限流式接法；实验设计的特点1.多解性:满足题目要求的设计方案可能有多种;2.往往要求设计最佳方案:有的题目要求设计最佳方案，则可能只有一种设计方案,——比如:实验要求有更大的测量范围,等等.实例分析一、电阻的测量测量电阻性元件电阻的一般方法（纯电阻、小灯泡）１

8、.伏安法：