电路设计与仪器的选择

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1、高中物理电学实验复习专题： 仪器选择与电路设计 山东省临朐第二中学物理组 韩祥亮,高考动向： 百度搜索：高考物理试题的命题动向http:/ 一.仪器的选择,对实验仪器的选择，在进行正确测量的前提下，一般遵循以下原则：,安全性原则：,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。,精确性原则：,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。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的1/3-2/3），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。,参考百度文库： http:/ http:/

2、 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值）； 考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。,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起实验的误差。（如在伏安法测电阻时，内接法测量结果偏_，外接法测量结果偏_。）,二、测量电路的选择,内接法,外接法,大,小,百度文库http:/ 电流表内外接选择,用百度搜索视频：http:/ _，我们常称为临界电阻,2、当 RV/R R/RA即R _时，电流表的分压作用较电压表的分流作用明显，应采用_电路,3、当RV/R_时，电压表的分流作用较电流表的分压作用明显，应采用_电路,外接,内接,观看百度文

3、库http:/ ppt课件第26页,三、控制电路的选择,限流电路,设路端电压为U，滑动变阻器的有效 电阻为接线柱a和P之间的电阻RaP， 灯泡的电阻为RL，则通过灯泡的电流强度为 _,灯泡两端的电压为_,若滑动变阻器的总阻值为R，则灯泡两端电压的变化范围是 _,可见滑动变阻器的总阻值R越大，灯泡两端电压的变化范围越大。但若R比RL大得多，则滑动头稍有移动，电流电压便有很大变化,则不便于调节RL两端的电压,不宜采用。,百度文库http:/ 1页 第3页） http:/ 分压电路,设路端电压恒为U，这个电压分布在 滑动变阻器的全部电阻丝上，而灯只 分得其中接线柱a和P之间的电压。移 动滑动变阻器的

4、滑片P，增加a和P之间的电阻RaP ，灯泡两端的电压就会随之增大。,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.,使用限流电路时,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,在25倍为好,这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.若过小,则不能有效地控制电流,过大则控制电流不平稳,会造成电流值跳跃太大.,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_电路。 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_电路。 如果滑动变阻器的

5、全阻值比用电器的阻值小得多，为了能使用电器两端电压有较大变化，应选_电路。 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_电路。,使用分压电路时，一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, 在0.10.5倍之间为好。即阻值小些,以获得较大的电流输出。,选用限流电路还是分压电路,以下几点可作参考 :,分压,分压,分压,限流,百度文库http:/ 例1.某电压表的内阻在20 k50 k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3 V)，电流表A(量程200

6、 A)，电流表A2(量程5 mA)，电流表A3(量程0.6 )，滑动变阻器R(最大阻值1 k)，电源E(电动势4 V)，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:,1、电源电动势E=4V,电压表内阻最大50k,故电流最小值I=,=80A，A2、A3量程都太大，故选A1.,2、由于RV在20k50k之间,远大于滑动变阻器的阻值1k,故应连成分压电路.,参考百度文库http:/ （量程为015V，内阻为15K）；滑动变阻器R（050）；蓄电池（电动势为6V），开关、导线。

7、 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：,2、确定测量电路 由于待测电阻Rx的阻值大约是5，而所用电流表的内阻为0.2，所用电压表内阻为3K，即Rv/Rx Rx/RA ，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）。,例3、有一电阻R,其阻值大约在40至50

8、之间,需进一步测定其阻值,现有下列器材： 电池组,电动势为9V,内阻忽略不计； 电压表,量程为0至10,内阻20； 电流表A1,量程为0至50,内阻约20； 电流表A2,量程为0至300m,内阻约4； 滑动变阻器R1,阻值范围为0至100,额定电流1A； 滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700,额定电流0.3; 开关及导线若干 实验电路图如图所示，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,解:1、首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则Im,0.14A，超过了 A1的量程.,假设选电流表 A2，则I/m,0.18A，未超出A2的量程，故应选电流表A2 .

9、,2、滑动变阻器的选择。假没选R1，电路中的最小电流约为,Imin 0.06A，,故电路中的电流强度范围为0.06A0.18A,假设选R2，电路中的最小电流约为 I/min,0.005A,故电路中的电流强度范围为0.005A - 0.18A，,因为电流表A2的量程为0.3,电流强度为0.06时,仅为电流表A2量程的1/5,如果移动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,将导致电流强度值随滑动片位置的变化太敏感.调节不方便,故应选滑动受阻器R1.,例4、利用下表中的实验器材，设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高

10、的测量精度，并能测得多组数据。（1）画出电路图,标明器材代号;（2）若选测量数据中的一组来计算r，则所用的表达式为_，式中各符号的意义是：_。,解：1、题中直接判定必选的器材是电池E，电键K，导线若干.,2、由A1量程是10mA，r1约为40，E是电动势1.5V，可判定必须再选电阻R1，滑动变阻器R作为保护，才保证通过A1的电流不至于超过10mA.,3、要测1的电阻，通过A1的电流值I1可由1读出，只要能测出A两端的电压U，则可求出r,测电压要用电压表，但是若将电压表与A1并联，电流表A1 上的电压最多是1,40V0.43V,而电压表的量程是10V，对0.43V的电压来说，电压表的指针只是稍微

11、偏转了一点点，这样测得的阻值误差太大.不符合题目要求，因而不能用电压表测电压.,而电流表A的内阻r知道，通过电流表A的电流I可以读出，因而A两端的电压.,若将A与并联，则即A两端的电压，由此可以求出A的内阻r,式中I1、2分别是电流表A、A2的读数，r1、r2分别是电流表A1、A2的内阻.滑动变阻器R 限流、分压接法均可.,跟踪练习 1、在测定一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20，3A），B变阻器为（500，0.2A）电压表应该选 （填A或B），这是因为 . 变阻器应该选 （填

12、A或B），这是因为 .,B,A电压表量程过大，误差较大；,A,B变阻器额定电流过小且调节不便,2、现有一块59C2型的小量程电流表G（表头）,满偏电流为50A，内阻约为800850，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表. 可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20；滑动变阻器R2，最大阻值100K,电阻箱R/，最大阻值9999;定值电阻R0，阻值1K；电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3.0V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻均不计）;标准电流表A，满偏电流1.5mA；单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干。 采用如图所示电路测量表头的 内阻，为提高测量精确度，选用的滑 动变阻器为 ； 选用的电池为 。,