(word完整版)高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)如何選擇儀器和電路

1、高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)如何選擇儀器和電路在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，例如用伏安法測電阻. 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻， 測某一用電器的伏 安特性圖線，都存在如何選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材， 如何選擇測量電路、 控制電路的問題.合理地 選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路，可以使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，而且實(shí)驗(yàn)操作方便，實(shí)驗(yàn)誤差較小.“耗電少”等各方面要綜合考慮.靈活運(yùn)用.正確地選譯議器和電路的問題，有一定的靈活性.解決時應(yīng)掌握和遵循一些基 本的原則、即“安全性”、“精確性”、“方便性”和“誤差小”、“儀器少”、 一、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇根據(jù)教學(xué)大綱及高考考試的要求，選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器主要是選擇電表、滑動變 阻器、電源等器件，通?？梢詮囊韵氯矫嫒耸郑? .

2、根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表.首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程.然后合理選擇量程。 務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏刻度的 2/3左右），以減少測讀的誤差.2 .根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需選擇滑動受阻器.注意流過滑動變阻器的 電流不超過它額定值.對高阻值的變阻器，如果滑動頭稍有移動，使電流電壓有很大變化的, 不宜采用.3 .應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來選擇儀器.對于這種情況.只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理.才能作出 恰當(dāng)?shù)倪x擇.【例1】有一電阻R其阻值大約在 40a至50a之問，需進(jìn)一步測定其阻值，現(xiàn)有下列器材：電池組，電動勢為 9V,內(nèi)阻忽略不af;電壓表

3、V,量程為0至10V,內(nèi)阻20 電流表 A1,量程為0至50mA,內(nèi)阻約20Q;電流表 A2,量程為0至300mA內(nèi)阻約4Q;滑動變 阻器R1,阻值范圍為0至100Q,額定電流1A;滑動變阻器R2,阻值范圍為0至1700Q, 額定電流0.3A,開關(guān)S及導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示，實(shí)驗(yàn)中要求多測幾組電流、 電壓.在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選 電流表和 滑動變阻器.【分析與解】 首先估算電路中可能達(dá)到的最大電流值，假設(shè)選電流表A1,則心,一一0.14/& FR&,超過了 A1的量程，及假設(shè)選電流表 A2,則£ 十0,1匕月R.十五ak 4,未超出A2的量程，故應(yīng)選電流表 A2,這一選

4、擇遵循了安全性原則.對滑動變阻器的選擇。假設(shè)選R1,電路中的最小電流約為鼠 飛 -% o 06dKU1故電路中的電流強(qiáng)度范圍為0.06A0.18A.又假設(shè)選R2,電路中的最小電流約為 '一0.00故電路中的電流強(qiáng)度范圍為 0.005A0.18A ,因?yàn)殡娏鞅鞟2的量程為0.3 A,電流強(qiáng) 度為0.06 A時，僅為電流表A2量程的1/5,如果移動滑動變阻器阻值再增大， 其電流表 的示數(shù)將更小，讀數(shù)誤差會更大，因此對于 R2而言，有效的調(diào)節(jié)長度大小，將導(dǎo)致電流強(qiáng)度值隨滑動片位置的變化太敏感.調(diào)節(jié)不方便，故應(yīng)選滑動受阻C 器R1-這一選擇就遵循了 方便性原則.*匚尸二、實(shí)驗(yàn)電路（電流表內(nèi)外接

5、法）的選擇：1電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法：一種是如圖2甲所L示的電路叫做電流表外接電路（簡稱“外接法”）；一種是如圖2:$乙所示電路叫做電流表內(nèi)接電路（簡稱“內(nèi)接法”）.由于電流表、；一L一 電壓表內(nèi)阻的影響，不管采用電流表內(nèi)接還是外接都將會引起誤困3 差.外接法的測量誤差是由于電壓表的分流作用而產(chǎn)生，由并聯(lián)電路中電流分配與電阻成反比可知當(dāng)工>> R時，電壓表的分流作用可忽略不計，此時 ，/ 斗衣門也衣，可見對于小電 阻的測量宜采用外接法電路.內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差是電流表的分壓作用，由串聯(lián)電路的電壓分配與電阻成正比可知，當(dāng)史/ 立時，電流表的分壓作用很小，可忽略不計，此 “冷

6、白/亞堂在費(fèi)時，所以對大電阻 應(yīng)采用內(nèi)接法電路.那么如何確定 R值是較大還是較小呢？根據(jù)以上分析可知，當(dāng)被測電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系滿足凡即我乩（時應(yīng)采用“外接法”較準(zhǔn)確；當(dāng)被測電阻與電流表的內(nèi)阻 相比滿足百嵬仃、&即我R月時，采用“內(nèi)接法”測量誤差較小,若當(dāng) 三*=R-/ 時，電壓表的分流作用和電流表的分壓作用對測量結(jié)果的影響是相同的，此時既可選擇“內(nèi)接法”也可選擇“外接法”.田二,此時的R我們常稱為臨界電阻.當(dāng)品/武即氏 < 小。即時，電流表的分壓作用較電壓表的分流作用明顯，應(yīng)采用 外接電路，當(dāng)“/氏< 氏/尺工,即氏：時，電壓表的分流作用較電流表的分壓作用 明顯，應(yīng)采用

7、內(nèi)接電路.【例2】有一小燈泡上標(biāo)有“ 6VQ6W 的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個燈泡的圖線，已 知所用器材有：是電流表（00.3A,內(nèi)阻1Q）;電壓表（015V,內(nèi)阻20kQ）;滑動變 阻器（030Q, 2A）;學(xué)生電源（直流 9V）;開關(guān)一只、導(dǎo)線若干.為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減 小，畫出合理的實(shí)驗(yàn)電路圖.【分析與解】 因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡的最大阻值60Q,因此選擇電流表外接法.電路如圖3所示.【例3】用伏安法測量阻值約為幾十歐的線圈的電阻R,己知所用電流表的量程為（00.6V）,內(nèi)阻0.125電壓表的量程為（015V）,內(nèi)阻為15kQ,蓄電池組電壓為 12V,問應(yīng)采用哪一種連接電路？電阻阻值約

8、為幾十歐，可能大于43Q,也可能小于43Q,因此內(nèi)接法、外接法兩種電路均可米用。在具體的實(shí)驗(yàn)中若 RA RV均不知的情況下，可用 試觸法判定，即通過改變電表的連接 方式看電流表、電壓表指針變化大小來確定.三、控制電路的選擇為改變被測電阻兩端的電壓 （或被測電阻中的電流強(qiáng)度） ，常用滑動變阻器與電源的連 接有兩種不同的形式，如圖4所示， 圖4甲為限流接法， 圖4乙為分壓接法，這兩種接法區(qū) 別之處是：測電阻R上的電壓調(diào)節(jié)范圍不同.當(dāng)滑動觸頭P由a-b移動過程中（電源內(nèi)阻不計）.被測電阻兩端電壓調(diào)節(jié)的范圍，圖人一.當(dāng)國 我對被測電阻R上的電流強(qiáng)度的控制情況有區(qū)別. 對于圖4甲有五十五0時，調(diào)節(jié)R0的

9、大小可使通過被測電阻的電流有明顯變化，但當(dāng)"一我時，無淪怎樣改變R0的大小，也不會使通過 R的電流有明顯變化，可見，只有在（或兩者相差不多）的情況下，改變變阻器的觸頭的位置才會使電阻R上的電流有明顯變化，從而起到對電阻R上的電流的控制作用. 但對于圖4乙中，不管電阻R的大小如何，調(diào)節(jié)滑動變阻器觸頭位置都可以使通過被測電阻 R的電流由。變到 衣，通過被測電阻 R的電流有明顯變化；從電能損耗方面分析圖 4甲比圖4乙要小，且圖4甲具有電源負(fù)擔(dān)輕、電路連接簡便等優(yōu)點(diǎn).綜合上述，可得到如下結(jié)論：若需要被測電阻 R兩端電壓變化范圍較大，或需要從零開始連讀可調(diào)電壓，應(yīng)選圖 4 乙的分壓電路；若采用

10、限流電路時， 如果電路中最小電流大于或等于被測電阻R的額定電流，必須采 用汁壓電路；當(dāng)我口喪時.為使被測電阻中電流有明顯變化，也應(yīng)選分壓電路;當(dāng)兵0田時（或兩者相差不多），雖然兩種電路都可以對負(fù)載電流有明顯的調(diào)節(jié)和電源負(fù)擔(dān)輕、電控制.或兩種電路都滿足實(shí)驗(yàn)要求時.但圖4甲的限流電路具有節(jié)省電能、路連接簡便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)選圖 4甲的限流電路較好.例如在例2中，電路若采用限流電路，電路中的最小電流為59% 0.14%區(qū)+ & 6Q + 3Q1nm等于小燈泡額定電流，滑動變阻器無法對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，故必須采用分壓電路，如圖3所示.所以，我們在選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)電路時，應(yīng)先依據(jù)題意確定電流表、電壓

11、表和滑動變阻器等儀器，然后確定電流表的內(nèi)外接怯，再選擇控制電路并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.【例4】用伏安法測量某電阻的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：侍測電阻網(wǎng)（阻值大約為5Q, 額定功率為1W）;電流表 A1 （量程。0 . 6A,內(nèi)阻0.2 ）;電流表 A2 （量程03A, 內(nèi)阻0.05 ）;電壓表 V1 （量程03V,隊(duì)阻3kQ）;電壓表 V2（量程015V,內(nèi)阻15kQ）;滑動變阻器（050Q）,蓄電池（電動勢為6V）開關(guān)、導(dǎo)線。為了較準(zhǔn)確測量阻值，保證器材的安全，以及操作方便，電流表、電壓表應(yīng)選擇，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖?！痉治雠c解】1 .確定電壓表、電流表。被測電阻我1的額定電壓、額定電流分別約為則電流表選用 A1,電壓表選用 V1。2 .確定電流表內(nèi)外接法。臨界電阻的阻值為k=凡.% ="四'建因?yàn)镋xvR