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1、第二轮能力专题：第二轮能力专题： 电路设计与仪器选择电路设计与仪器选择 天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ群：175569632实验电路设计的原则实验电路设计的原则1 1、安全性、安全性2 2、精确性、精确性3 3、方便性、方便性4 4、误差小、误差小5 5、仪器少、仪器少6 6、耗电少、耗电少专题解说专题解说知识概要与方法知识概要与方法 专题解说专题解说一一. .仪器的选择仪器的选择 对实验仪器的选择，在进行正确测量的前提下，一般遵循对实验仪器的选择，在进行正确测量的前提下，一般遵循 以下原则：以下原则： 安全性原则：安全性原则： 要保证所用仪器的安全，注意考
2、虑电源的要保证所用仪器的安全，注意考虑电源的 电压、电表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流等。电压、电表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流等。 选择电表时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。选选择电表时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。选 择滑动变阻器时，流经滑动变阻器的电流不能超过允许通择滑动变阻器时，流经滑动变阻器的电流不能超过允许通 过的最大电流。过的最大电流。 精确性原则：精确性原则： 尽量减小实验误差。选择电表时，在保证尽量减小实验误差。选择电表时，在保证 电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。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
3、偏转（一般取满偏度的务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/32/3），一般能），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。实验操作和对实验的影响，一般能用小时不用大。对某个对某个 实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。专题解说专题解说操作性原则：操作性原则： 实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑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，又要考虑它的动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考
4、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。阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。 选择的一般步骤是：选择的一般步骤是：找出唯一性的器材；找出唯一性的器材； 草画电路图（暂不把电表接入）；草画电路图（暂不把电表接入）； 估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小 值）；值）； 考虑能否都使电表达到满偏的考虑能否都使电表达到满偏的1/31/3以上。以上。专题解说专题解说二二. .供电电路与滑动变阻器的选择供电电路与滑动变阻器的选择 限流
5、电路限流电路 设路端电压为设路端电压为U U，滑动变阻器的有效，滑动变阻器的有效电阻为接线柱电阻为接线柱a a和和P P之间的电阻之间的电阻R RaPaP，灯泡的电阻为灯泡的电阻为R RL L，则通过灯泡的电流强度为，则通过灯泡的电流强度为 R RL L P P a ab b灯泡两端的电压为灯泡两端的电压为 若滑动变阻器的总阻值为若滑动变阻器的总阻值为R R，则灯泡两端电压的变化范围，则灯泡两端电压的变化范围是是 可见可见滑动变阻器的总阻值滑动变阻器的总阻值R R越大，灯泡两端电压的变化范越大，灯泡两端电压的变化范 围越大围越大。但若。但若R R比比R RL L大得多，则滑动头稍有移动，电流电
6、大得多，则滑动头稍有移动，电流电 压便有很大变化压便有很大变化, ,则不便于调节则不便于调节R RL L两端的电压两端的电压, ,不宜采用。不宜采用。 专题解说专题解说 分压电路分压电路 设路端电压恒为设路端电压恒为U U，这个电压分布在，这个电压分布在 滑动变阻器的全部电阻丝上，而灯只滑动变阻器的全部电阻丝上，而灯只 分得其中接线柱分得其中接线柱a a和和P P之间的电压。移之间的电压。移 动滑动变阻器的滑片动滑动变阻器的滑片P P，增加，增加a a和和P P之间的电阻之间的电阻R RaPaP ，灯泡，灯泡 两端的电压就会随之增大。两端的电压就会随之增大。 R RL Lp p a ab b灯
7、泡两端电压的变化范围是灯泡两端电压的变化范围是 如果只从用电器两端电压的变化范围看，好像滑动变阻器如果只从用电器两端电压的变化范围看，好像滑动变阻器 的阻值多大都行，但是滑动变阻器的阻值越大越不便于调的阻值多大都行，但是滑动变阻器的阻值越大越不便于调 节用电器两端电压，且耗能越大节用电器两端电压，且耗能越大. . 使用限流电路时使用限流电路时, ,一般选用滑动变阻器的全一般选用滑动变阻器的全 电阻和用电器的电阻相差不多或大几倍电阻和用电器的电阻相差不多或大几倍, ,在在2525倍为好倍为好, ,这这 样既便于调节样既便于调节, ,用电器两端电压变化范围又比较大用电器两端电压变化范围又比较大.
8、.若过小若过小, , 则不能有效地控制电流则不能有效地控制电流, ,过大则控制电流不平稳过大则控制电流不平稳, ,会造成电会造成电 流值跳跃太大流值跳跃太大. .专题解说专题解说a a用电器两端电压要求变化范围较大，或从零开始连读用电器两端电压要求变化范围较大，或从零开始连读 可调，应选分压电路。可调，应选分压电路。 b b如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于用如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于用 电器的额定电流，应选分压电路。电器的额定电流，应选分压电路。 c c如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多，为如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多，为 了能使用电器两端电
9、压有较大变化，应选分压电路。了能使用电器两端电压有较大变化，应选分压电路。 d d如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值相差不多，如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值相差不多， 两种电路都可以对用电器的电压（电流）进行有效方便的两种电路都可以对用电器的电压（电流）进行有效方便的 控制，可以任选其中一种电路。此时假如从节省电能和电控制，可以任选其中一种电路。此时假如从节省电能和电 路简单考虑，应选限流电路。路简单考虑，应选限流电路。 使用分压电路时，使用分压电路时，一般选用滑动变阻器的一般选用滑动变阻器的 全电阻小于用电器的电阻全电阻小于用电器的电阻, , 在在0.10.50.10.5倍之间为好倍
10、之间为好。即阻。即阻 值小些值小些, ,以获得较大的电流输出。以获得较大的电流输出。 选用限流电路还是选用分压电路选用限流电路还是选用分压电路, ,以下几点可作参考以下几点可作参考 : :由于电流表、电压表内阻的影响，不由于电流表、电压表内阻的影响，不 管采用电流表内接还是外接都将会引管采用电流表内接还是外接都将会引 起实验的误差。（起实验的误差。（如在伏安法测电阻如在伏安法测电阻 时，内接法测量结果偏大，外接法测时，内接法测量结果偏大，外接法测 量结果偏小。）量结果偏小。）内接法的测量误差是由于电流表的内接法的测量误差是由于电流表的 分压作用而产生的分压作用而产生的, ,由串联电路中电由串联
11、电路中电 压与电阻成正比压与电阻成正比, ,可知当可知当R RA ARR时，电时，电 压表的分流作用可忽略不计，此时测量值很接近真实值，压表的分流作用可忽略不计，此时测量值很接近真实值， 可见，测量小电阻时宜采用外接法。可见，测量小电阻时宜采用外接法。专题解说专题解说三、测量电路的选择三、测量电路的选择V VA AR R内接法内接法V VA AR R外接法外接法专题解说专题解说如何确定如何确定R R值是较大还是较小？值是较大还是较小？当被测电阻与电压表内阻的关系满足当被测电阻与电压表内阻的关系满足R RV VRR即即R RV V/R1/R1时时 应采用应采用“ “外接法外接法” ”较准确；较准
12、确； 当被测电阻与电流表的内阻相比满足 RA R/RA即R 时，电压表的分流作用较电流 表的分压作用明显，应采用内接电路四四. .实验设计要求误差小实验设计要求误差小. .仪器少仪器少. .耗电少耗电少. .为减小实验误差，在设计电路时，要注意实验原理的为减小实验误差，在设计电路时，要注意实验原理的 完善，尽量选用精密的仪器；选择合适的量程（使指针有完善，尽量选用精密的仪器；选择合适的量程（使指针有 较大偏转）；读数时至少保证一个表（电流表或电压表）较大偏转）；读数时至少保证一个表（电流表或电压表） 的指针与刻度线对齐。的指针与刻度线对齐。专题解说专题解说在进行实验的设计时，根据实验要求选择必
13、须的实验在进行实验的设计时，根据实验要求选择必须的实验 仪器，仪器，要充分发挥仪器的功能，要充分发挥仪器的功能，在能完成实验的前提下，在能完成实验的前提下， 尽可能地减少仪器的使用数目。尽可能地减少仪器的使用数目。同时也还要求实验电路的同时也还要求实验电路的 耗电要少，节约能源。耗电要少，节约能源。如在用滑动变阻器作为控制电路时，滑动变阻器的限如在用滑动变阻器作为控制电路时，滑动变阻器的限 流接法较分压接法节省电能，不是非用分压接法不可的时流接法较分压接法节省电能，不是非用分压接法不可的时 候，通常用限流接法。候，通常用限流接法。 专题解说专题解说五五. .如何正确的读数，记录正确的实验数据？
14、如何正确的读数，记录正确的实验数据？ 1 1、读数前要明确实验中所用电表的量程，最小刻、读数前要明确实验中所用电表的量程，最小刻 度是多少；度是多少； 2 2、掌握读数最基本的原则：最小刻度的下一位要估、掌握读数最基本的原则：最小刻度的下一位要估 读；人眼估读时通常是将最小刻度等分为十等分，然读；人眼估读时通常是将最小刻度等分为十等分，然 后估计指针的位置是多少等分，最后确定估读数；后估计指针的位置是多少等分，最后确定估读数；3 3、根据高中实验要求，仪器的最小刻度除以、根据高中实验要求，仪器的最小刻度除以2 2，所得，所得 数字的首位即为估读到的位数；数字的首位即为估读到的位数；如量程为如量
15、程为00.6A00.6A的电流表，其最小刻度是的电流表，其最小刻度是0.02A0.02A， 误差出现在电流表的百分位上（误差出现在电流表的百分位上（0.02A/2=0.01A0.02A/2=0.01A）。）。专题聚焦专题聚焦例例1.1.某电压表的内阻在某电压表的内阻在20 20 kk50 50 kk之之 间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材：待测间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材：待测 电压表电压表V V( (量程量程3 V)3 V)，电流表，电流表A A( (量程量程200 200 A A) )，电流表，电流表A A2 2( (量程量程5 5 mAmA) )，电流表，电流表A A3 3( (量程量程0.6 0.6 ) )，滑动变阻器，滑动变阻器R R( (最大最大 阻值阻值1 1 kk) )，电源，电源E E( (电动势电动势4 V)4 V)，电键，电键S S. . (1)(1)所提供的电流表中，应选用所提供的电流表中，应选用_(_(填写字母代号填写字母代号). ). (2)(2)为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在图中画为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在图中画 出符合要求的实验电路图出符合要求的实验电路图( (电源和电键及连线已画出电源和电键及连线已画出). ).
