电学设计性实验,应做好三个选择

精品文档-下载后可编辑电学设计性实验,应做好三个选择近几年来,全国高考实验试题注重理论与技能的全面考查,尤其注重实验技能的考查,电学设计性实验恰恰能很好体现学生的实验技能。同时电学设计实验也是学生学习的难点。我认为,完成电学设计性实验应做好以下三个选择。

一、实验器材的选择

根据教学大纲及高考考纲的要求,选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材。

选择实验器材一般要考虑四方面因素。

1.安全因素

通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大值。

2.误差因素

选用电表量程应考虑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,其指针应偏转到满偏刻度的1/3以上;使用欧姆表时宜选择使指针尽可能在中间刻度附近的倍率档位。

3.便于操作

选用滑动变阻器时应考虑对供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节。在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都用到。

4.实验要求

除以上三个因素外,还应注重实验实际。如电压从零开始起调,所给电源与用电器匹配,等等。

二、测量电路的选择

电压表和电流表连入电路可以有两种方法:

一种是如图1所示的电路,叫做电流表外接法;一种是如图2所示的电路,叫做电流表内接法。

由于电流表、电压表内阻的影响,不管采用电流表内接法还是外接法都会引起误差。为了减小误差,常用以下三种方法来判定电流表的连接是选内接法还是外接法。

1.直接比较法

当R?垌R时,用电流表内接法;当R?垲R时,用电流表外接法。

2.临界值计算法

当R>时,即R为大电阻,应该用电流表内接法;

当R

当R=时,内外接法均可。

3.试测判断法

当R、R、R都不清楚时可采用此法。如图3所示,分别将A端先后与a、b点接触,电流表示数分别为I、I,电压表的示数为U、U。

当>时,选用内接法;

当

例1:某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值,如图3所示,他先将A端按在b点,读得两表示数分别为U=3.0V,I=3.0mA,然后将A端改接在a点,读得两表示数分别为U=2.9V,I=4.0mA,由此可知A端应接到?摇?摇?摇点误差较小,测得Rx=?摇?摇?摇Ω。

解析:两种接法中两表示数变化分别为:U=|U-U|=0.1V,I=|I-I|=1.0mA,则==,==。

显然,电流表的示数变化较电压表的示数变化明显,这说明电压表的分流作用较大,为了减小误差,应采用电流表内接法,即A端接b点。R==Ω=1000Ω。

三、控制电路的选择

控制电路即滑动变阻器在电路中的连接,常有两种不同的形式,分别如图4、图5所示,图4为滑动变阻器的限流式接法,图5为滑动变阻器的分压式接法。

在具体实验中,滑动变阻器到底是采用分压式还是限流式呢?判断方法如下。

(1)负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R,须用滑动变阻器的分压式接法。

(2)要求负载上电压或电流的变化范围较大,且从零开始连续可调,须用滑动变阻器的分压式接法。

(3)负载电阻的阻值Rx小于变阻器的总电阻R或相差不多,并且电压表、电流表的示数变化不要求从零起调,可采用滑动变阻器的限流式接法。

(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法总功率较小。

(5)特殊问题中还要根据电压表和电流表的量程,以及允许通过的最大电流反复推敲确定。

例2:在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡上标有“6V,3W”的字样,其他可供选择的器材有:

A.电压表V1(量程6V,内阻20KΩ);

B.电压表V2(量程20V,内阻60KΩ);

C.电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω);

D.电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω);

E.变阻器R(0―1000,0.5A);

F.变阻器R(0―20,2A);

G.学生电源ε(6―8V);

H.开关S及导线若干。

实验中要求电压表在0-6V范围内读数,并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流I,以便作出伏安特性曲线。在上述器材中,电流表应选用?摇?摇?摇,变阻器应选用?摇?摇?摇。画出实验原理图。

解析:(1)确定电压表、电流表、滑动变阻器。

使用的小灯泡上标有“6V,3W”的字样,可知小灯泡的额定电压为6V,额定功率为3W,故可知其额定电流为0.5A。本着选择电压表和电流表的安全精确原则,电流表应选A2,电压表应选V1。小灯泡正常工作时的电阻R==Ω=12Ω。滑动变阻器选择本着安全方便的原则,故应选用R。

(2)确定电流表的内外接法

由于R?垲R,故电流表应外接。

(3)确