仪器选择和电路设计

器材的选择和电路的设计罗田县第一中学罗田县第一中学一轮复习专题讲座安全性原则: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。

实验仪器选择的基本原则精确性原则:根据实验的需要，选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，并不是精度越高越好。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。

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：

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量程．然后合理选择量程。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．

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．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用．

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．

实验仪器选择的基本原则器材选择的一般步骤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。例题：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实验仪器选择的基本原则

解析：首先估算电路中可能达到的最大电流值．假设选毫安表A1，则Imax＝ε/(Rx+RA1)≈0．14（A），超过了A1的量程．又假设毫安表A2，则Imax′＝ε/(Rx+RA2)≈0．18A，未超出A2的量程，故应选毫安表A2，遵循安全性的原则。

对滑动变阻器而言，假设选R1，电路中的最小电流约为Imin＝ε/(Rx+RA2+R1)≈0．06A，故电路中的电流强度范围为0．06～0．18A。又假设选R2，电路中的最小电流强度约为Imin′＝ε/(Rx+RA2+R2)＝0．005（A），电路中的电流强度范围为0．005～0．18A．注意到电流表A2的量程为0．3A，当电流强度为0．06A时，仅为电流表A2量程的1／5，如果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，有效的调节长度太小，将导致电流强度值滑动片位置的变化太敏感，即调节不方便，故应选滑动变阻器R1．实验仪器选择的基本原则(1)阻值判断法：当RV≫Rx时，采用电流表“外接法”；当Rx≫RA时，采用电流表“内接法”．测量电路的选择例题：一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量其电阻.用(a)电路所测数据为3.0V、3.0mA，用(b)电路所测数据为2.9V、4.0mA，由此可知，用

图测得的Rx误差较小，测量值Rx=

Ω。a1000测量电路的选择比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围εR/(R+R0)-ε0-ε(调节范围大)电流调节的范围ε/(R+R0)-ε/R0-ε/R(调节范围大)电能损耗EIR电源负担轻E（IR+Iap）电源负担重电路连接简单复杂

控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：

(1)负载电阻电压要求变化范围较大，从零开始连续可调,要求多测几组数据，应选分压电路．

(2)若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路．

(3)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；

(4)若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多,且没有要求电压从零可调，应选限流电路．

在滑动变阻器作限流时，为使负载能得到较宽的电流调节和电流变化均匀，应使变阻器阻值与被测阻值相差当，其总阻值R0大于Rx，一般2-5倍为好。在滑动变阻器作分压时，滑动变阻器应选小阻值，一般R0在0.1-0.5Rx之间为好。控制电路的选择例题：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。变阻器采用分压。器材的选择和电路设计ACEFH例题：要用伏安法测定一阻值约为25kΩ左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源U(E=15V,额定电流I＝1A)电流表A1(量程0～100μA，内阻RA=2kΩ）电流表A2(量程0～500μA，内阻RA=0.3kΩ）电压表V1(量程0～10V，内阻RV=100KΩ)电压表V2(量程0～50V，内阻RV=500KΩ)变阻器R（量程0～1KΩ，额定功率1W）电键K和导线（符合实验要求）为使测量尽可能准确，则（1）测量电路应选择

接法。(内、外接法)（2）变阻器应选择

接法。(限流、分压)（3）电流表应选用

，伏特表应选用

.（4）画出电路图，并连接实物图。