如何选择电学仪器和实验电路

第1页，共24页，2023年，2月20日，星期六安全性如何选择电学仪器和实验电路？

基本原则:精确性方便性误差小仪器少耗电少综合考虑第2页，共24页，2023年，2月20日，星期六安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。

一、实验仪器选择的基本原则:

方便性原则:实验时需考虑调节方便，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是否调节方便的影响。注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．一般选较接近所测电阻的滑动变阻器．精确性：尽量减小实验误差。选择电表时，保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），不小于量程的1/3,一般能用小时不用大。选择滑动变阻器时，注意其阻值的大小对实验操作和对实验的影响，一般能用小时不用大。第3页，共24页，2023年，2月20日，星期六1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先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程,不小于量程的1/3．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取电路中最大的电流（电压）达到满偏的2/3左右），以减少测读的误差．根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面入手：

2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑动受阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．一般选较接近所测电阻的滑动变阻器．3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能做出恰当的选择．

第4页，共24页，2023年，2月20日，星期六例1：有一电阻R，其阻值大约在40Ω至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9V，内阻忽略不计；电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω；电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ，开关Ｓ及导线若干．实验电路图如图１所示，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．A2R1第5页，共24页，2023年，2月20日，星期六比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源测量结果适用条件二、实验电路（电流表内外接法）选择的依据R测＝U/I＞R偏大R测＝U/I＜R偏小电流表的分压电压表的分流第6页，共24页，2023年，2月20日，星期六例2：用伏安法测量阻值约为欧的线圈的电阻Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连接电路？若题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于43Ω，也可能小于43Ω，内接法、外接法两种电路均可采用。

几千几十几分析与解因为R==43Ω若题目给出的被测电阻阻值约为几千欧，大于43Ω，采用内接法若题目给出的被测电阻阻值约为几欧，小于43Ω，采用外接法第7页，共24页，2023年，2月20日，星期六比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围电流调节的范围电能损耗电路连接三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：EIR电源负担轻E（IR+Iap）电源负担重简便复杂第8页，共24页，2023年，2月20日，星期六三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选分压电路；（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连接简便等优点，应选限流电路较好．（3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化，也应选分压电路；（2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路；第9页，共24页，2023年，2月20日，星期六RR0abRR0ab限流式电路分压式电路第10页，共24页，2023年，2月20日，星期六器材选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图（暂不把电表接入）；③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。第11页，共24页，2023年，2月20日，星期六例1.某电压表的内阻在20kΩ～50kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材：待测电压表V(量程3V)，电流表A１(量程200μA)，电流表A2(量程5mA)，电流表A3(量程0.6Ａ)，滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)，电源E(电动势4V)，电键S.(1)所提供的电流表中，应选用_________(填写字母代号).(2)为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在图中画出符合要求的实验电路图(电源和电键及连线已画出).解:εVA1第12页，共24页，2023年，2月20日，星期六例2.用伏安法测量某电阻的阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）；电流表A1（量程为0～0.6A，内阻为0.2Ω）；电流表A2（量程为0～3A，内阻为0.05Ω）；电压表V1（量程为0～3V，内阻为3KΩ）；电压表V2（量程为0～15V，内阻为15KΩ）；滑动变阻器R（0～50Ω）；蓄电池（电动势为6V），开关、导线。为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以及操作方便，电流表、电压表应选择

，并画出实验电路图。1、确定电压表、电流表被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为2.2V和0.45A，则电流表选用A1，电压表选用V1。解第13页，共24页，2023年，2月20日，星期六2、确定测量电路由于待测电阻Rx的阻值大约是5Ω，而所用电流表的内阻为0.2Ω，所用电压表内阻为3KΩ，即Rv>>Rx，故采用电流表的外接法。3、确定控制电路因滑动变阻器的全值R0大于被测电阻阻值Rx，故考虑滑动变阻器的限流接法（采用限流接法时，通过Rx的最大电流为0.45A，最小电流为0.11A，较符合实验要求）。第14页，共24页，2023年，2月20日，星期六例3：有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，已知所用器材有：电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的实验电路图．第15页，共24页，2023年，2月20日，星期六例4：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是_________，画出应采用的电路图。A、电池组（6伏，内阻很小）B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧）C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧）D、电压表（0—3伏，内阻3千欧）E、电压表（0—6伏，内阻6千欧）F、滑动变阻器（0—20欧，1安）G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安）H、电键、导线电表接入时，用电流表外接法。变阻器可采用限流作用。此题中变阻器也可采用分压作用。第16页，共24页，2023年，2月20日，星期六

实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。我们可以把解决实物连线的问题的思路建立一个程序如下：四、实物连接：１．根据原理画出电路图２．根据要求选择器材及量程３．根据先并后串或先串后并的方法连接实物图４．连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、变阻器的接法及滑片的初位置第17页，共24页，2023年，2月20日，星期六例5.试根据右图连接下列实物第18页，共24页，2023年，2月20日，星期六五、电路图的设计：比较下列实验的电路图，并思考分别属于哪一个分组实验。第19页，共24页，2023年，2月20日，星期六练习1：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。

(1)根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝____欧(保留两位有效数字)。

(2)画出此实验的电路原理图。2.5K第20页，共24页，2023年，2月20日，星期六练习2:为了研究一个“2.5V0.2W”小灯泡的伏安特性,现有蓄电池1只,电键1个,导线若干,其它可供选择的器材如下:(A).量程为0-3A,内阻为0.025Ω的电流表1只;(B).量程为0-0.6A,内阻为0.2Ω的电流表1只;(C).量程为0-100mA,内阻为5Ω的电流表1只;(D).量程为0-3V,内阻为10KΩ的电压表1只;(E).量程为0-15V,内阻为50KΩ的电压表1只;(F).额定电流为1A,阻值为0-5Ω的滑动变阻器1只;(1).要正确完成这个实验,电流表应选

,电压表应选

(填相应器材的代号)(2).画出实验的电路原理图.DC第21页，共24页，2023年，2月20日，星期六练习3．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0－10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。（2）画出小灯泡的U－I曲线。（3）将小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是2.0Ω的电池的两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第(2)小题方格图中）第22页，共24