电学实验的器材选择和电路设计(编辑-)

1、电学实验的器材选择和电路设计1、电路结构完满的实验电路包括三个部分:测量电路,控制电路(变阻器、开关,电源.2、思路3、方法(1、实验仪器的选择依照实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提,一般依照以下三原则:安全性原则:要能够依照实验要求和客观条件采用合适的仪器,使实验的确可行,能达到预期目标。别的还要注意测量仪器的量程,电阻类器件的电流不能够高出其最大赞同电流等。正确性原则:依照实验的需要,采用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度够用即可,其实不是精度越高越好。操作性原则:实验时需考虑调治方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二

2、者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作中可否调治方便的影响。依照授课大纲及高观察核的要求,选择电学实验仪器主若是选择电表、滑动变阻器、电源等器件,平时能够从以下三方面人手:a.依照不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.第一保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程.尔后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏的1/3-2/3左右,以减少测读的误差.b.依照电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动变阻器.注意流过滑动变阻器的电流不高出它额定值.对高阻值的变阻器,若是滑动头稍有搬动,使电流电压有很大变化的,不宜采用.调治,后者可减少误差。在滑动变阻器作限流作

3、用时,为使负载R既能获取较宽的电流调治范围,又能使电流变化平均,选择变阻器时,应使其总电阻,R大于R,一般在25倍为好。在滑动变阻器作为分压作用时,一般取滑动变阻器的总电阻R之间为好。一、测量电路(内、外接法记忆决调“内”字里面有一个“大”字外接测量电路(内、外接法选择方法有(三Rx与Rv、RA大概比较计算比较法Rx与vARR比较当Rv、RA及Rx末知时,采用实验判断法:二、供电电路(限流式、调压式以“供电电路”来控制“测量电路”采:用以小控大的原则电路由测量电路和供电电路两部分组成,其组合以减小误差,调整办理数据两方便一:电阻的测量:伏安法R=U/I例1:有一电阻R,其阻值大体在40至50之

4、间,需进一步测定其阻值,现有以下器材:电池组E,电动势为9V,内阻忽略不计;电压表V,量程为0至10V,内阻20;电流表A1,量程为0至50mA,内阻约20;电流表A2,量程为0至300mA,内阻约4;滑动变阻器R1,阻值范围为0至100,额定电流1A;滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700,额定电流0.3A,开关S及导线若干.实验电路图以下列图,实验中要求多测几组电流、电压值.在实验中应选电流表和滑动变阻器.【解析与解】第一估计电路中可能达到的最大电流值,假设选电流表A1,则,ImE/(Rx+RA10.14A超过了A1的量程,假设选电流表A2,则ImE/(Rx+RA20.18A,未高出A2的

5、量程,故应选电流表A2,这一选择依照了安全性原则.对滑动变阻器的选择。假没选R1,电路中的最小电流约为IminE/(Rx+RA2+R10.06A,故电路中的电流强度范围为0.06A0.18A.又假设选R2,电路中的最小电流约为IminE/(Rx+RA2+R20.005A故电路中的电流强度范围为0.005A-0.18A,因为电流表A2。的量程为0.3A,电流强度为0.06A时,仅为电流表A2。量程的1/5,若是搬动滑动变阻器阻值再增大,其电流表的示数将更小,读数误差会更大,因此对于R2而言,有效的调治长度太小,将以致电流强度值随滑动片地址的变化太敏感.调治不方便,故应选滑动变阻器R1,这一选择就

6、依照了方便性原则.例2:欲用伏安法测定一个阻值约12的电阻,要求测量结果尽量正确,以下器材中应采用的是_,画出应采用的电路图。、电池组(6V,内阻很小、电流表(03A,内阻0.0125、电流表(00.6A,内阻0.125、电压表(03V,内阻3k、电压表(06V,内阻6k、滑动变阻器(020,1A、滑动变阻器(0200,0.3A、电键、导线【解析与解答】找出唯一性器材:被测电阻、电池组A、电键和导线H;草画电路图;估计最大值:当滑动变阻器的使用阻值为零时,电路中电流最大Im=/RX6/12=0.5A;因此采用C和E都可同时使电流表和电压表指针半偏以上。变阻器选F(若选G则因额定电流小而简单烧毁

7、,且不方便调治把电表接入时,用电流表外接法。练习1、用伏安法测量一个定值电阻的阻值,备用器材以下:待测电阻Rx(阻值约为25k;电流表A1:(量程100A,内阻2k;电流表A2:(量程500A内,阻300;电压表V1:(量程10V,内阻100k电;流表V2:(量程50V,内阻500k电;源E:(电动势15V,赞同最大电流1A;滑动变阻器R:(最大阻值1k电;键S,导线若干。为了尽量减小实验误差,要求测多组数据.(1电流表应选_,电压表应选_.(2画出实验电路图.练习2、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000:电源E,拥有必然内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内阻

8、r1=750;电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500;滑线变阻器R,最大阻值约为100;单刀单掷开关S,导线若干.(1测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母注明.(2若电压表V1的读数用U1表示,电压表v2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_.练习3、在“描述小灯泡的伏安特点曲线”实验中,需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和经过小灯泡的电流,除开关、导线外,还有以下器材:A.小灯泡“6V3W”B.直流电源68VC.电流表(量程3A,内阻0.2D.电流表(量程0.6A,内阻1E.电压表

9、(量程6V,内阻20kF.电压表(量程20V,内阻60kG.滑动变阻器(020、2AH.滑动变阻器(1k、0.5A(1把实验所用到的器材按字母的先后序次填入空中:(2在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图.【答案】ABDEG;电流表外接,分压电路(图略;【解析】小灯泡“6V3W的”额定电压为6V,额定电流为0.6A,故电流表选择量程0.6A的D,电压表选择量程为6V的E.而滑动变阻器则选择总电阻比较小,额定电流较大的G.为了描述小灯泡的伏安特点曲线,要求电压从0开始变化,故必然选择分压电路.对于选定的电路板和电压表,有临界电阻=124.1412PURRRRLVA,故电流表需要外接.(08年高考

10、全国II理综右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻Rx的阻值(约500。图中两个电压表量程同样,内阻都很大。实验步骤如下:调治电阻箱,使它的阻值R0与待测电阻的阻值凑近;将滑动变阻器的滑动头调到最右端。合上开关S。将滑动变阻器的滑动头向左端滑动,使两个电压表指针都拥有明显偏转。记下两个电压表和的读数U1和U2。多次改变滑动变阻器滑动头的地址,记下和的多组读数U1和U2。求Rx的平均值。回答以下问题:(依照实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中电阻箱的符号为滑动变阻器的符号为,其余器材用通用的符号表示。(不计电压表内阻的影响,用U1、U2和R0表示Rx的公式为(考虑电压表

11、内阻的影响,且U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式答案:(14.593(4.592或4.594也同样给分(2(电路原理图以下列图(201xURRU=(20121201201(4(xURrrRUrRrURr=+-分二、测量电表的内阻纵向:伏安法及变式1电流表、电压表各一只,能够测量它们的内阻2两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻3两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻横向:除伏安法外,还常用取代法、半偏法和闭合电路欧姆定律(计算法1取代法2半偏法3闭合电路欧姆定律(计算法例题1、实验室中现有的器材以下:电池E(电动势约10V、内阻r约1;标准

12、电流表A1(量程300mA,内阻r1约为5;电阻箱R1(最大阻值999.9,阻值最小改变量为0.1滑;动变阻器R2(最大阻值10;开关S要求设计个测定电流表A2(量程250mA,内阻r2约为5内阻的实验方案.(1在方框中画出测量电路,并在每个仪器旁标上英文代号.(2要直接测出的物理量是_,用这些物理量表示待测电流表A2内阻的计算公式是_.(1如上图(右所示(2A1、A2两电流表的读数I1、I2和电阻箱R1的阻值121212,IIRrRI-=.量程为3V的电压表V内阻约为3k,要求测出该电压表内阻的精确值.实验中可供采用的器材有:电阻箱Ra(最大值9999.9,阻值最小改变量0.1滑线变阻器Rb

13、（最大阻值1000，赞同最大电流0.2A）电源E（开路电压约为5V，内阻可忽略不计）开关S及导线若干（1）设计一个易于操作的测量电路，要求画出实验电路图并标出所用器材符号（2）列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式（1）以下列图（2）合上开关S，调治电阻箱阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的阻值R1；再调治电阻箱电阻，便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值R2（或）练习1、2010天津9（3）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2K。实验室供应的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1；电压表V2，量程5V，内阻为5K；定值电阻R1，阻值30；定值电阻R2，

14、阻值为3K；滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5；开关S一个，导线若干。1有人拟将待测电压表V1和电流表A串通接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV。该方案实质上不能行，其最主要的原因是2请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验必定在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出吻合要求的实验电路图（图中电源与开关已连结好），并标出所选元件的相应字母代号：3由上问写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。答案：电流表A不能够正确测量出流过电压表V1的电流测量电

15、压表V1内阻RV的实验电路以下列图表示的V1电压U2表示V1和R2串通的总电压S1RE图1S2V22010海南物理13图1为测量电压表V内阻r的电路原理图图中两个固定电阻的阻值均为R，(1）、开关S1、S2是开关，E是电源(内阻可忽略）。RS1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表UUU的读数变为2，电压表内阻r=_（用1、2和R表示）。【答案】保持断开时，U1S1，则，解得。【解析】开关，合上开关三、测电源电动势和内阻方法归纳：例题：1、在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有以下器材：干电池E（电动势约为1.5V，内阻小于1.0）；B电流表A1（满偏电流

16、3mA，内阻r1=10）；C电流表A2（00.6A，内阻0.1）；D滑线变阻器R1（020，10A）；E滑线变阻器R2（0100，10A）；F定值电阻R3（990）；G开关和导线若干（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应采用的滑线变阻器是_（填字母代号）（2）请在虚线框内画出利用本题供应的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图（3）如图为某一同学依照他所设计的实验给出的I1、I2图线（I1为A1的示数，I2为A2的示数），由图线可求得被测电池的电动势E_V，内阻r=_【答案】（1）R1（2）电路如图（右）所示（3）1.48，、2010上海物理29某同学利用DIS，定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值电压U，并在计算机上显示出如图2所示的验方法测量电池b的电动势和内阻，获取图2中的图线R，用电压传感器测得端关系图线a，重复上述实b.（1）由图线a可知电池a的电动势Ea=_V，内阻r。（2）若用同一个电阻R先后与电池a及电池b链接，则两电池的输出功率pa_pb（填“大于”“等于”或“小、于”，两电池的效率（填“大于”“等于”或“小于”。）、）解