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1、高考专题讲座,电学仪器的选择和连线,实验器材的选择,电学实验不仅涉及测量电路的合理设计与选取，涉及控制电路的合理选取，而且涉及各测量电表及可变电阻器等器材的合理选配问题。,仪器的选择原则,根据实验的原理和实验条件选择仪器是进行正确测量的条件和前提，一般遵循以下原则：,1、安全性原则：保证实验过程中不损坏仪器,仪器的选择原则,2、准确性原则：选择精度合适的测量工具，但应注意精度够用即可，并非精度越高越好。 3、方便性原则：所选仪器要便于操作、调节和观察。,4、可行性原则：选用的仪器要符合实验要求和客观条件，使实验切实可行。,仪器的选择原则,器材选择的一般步骤是,先选出实验提供的唯一性器材；根据实
2、验原理和要求画出实验电路图；估测待测电路上电压和电流允许的最大值，并考虑能否使电表半偏以上，选择合适量程的电压表和电流表；根据待测电路上允许的电压和电流的最大值，选择电压合适的电源和阻值适当的滑动变阻器。,电压表和电流表的选择,使用电压表和电流表时，指针偏转到满刻度的一半以上，其读数较准确，因此，在选择电流表量程时，应先估算电路中电流 的最大值是否能达到电流表的半满偏刻度以上，同时也要考虑电压表是否也能达到半偏以上，如不能达到半偏以上，则以偏转角大些好。,电源的选择,对某些提供的电源，在作选择时应与实验中提供的其他器材情况如电压表、电流表的量程、滑动变阻器的阻值、待测元件上的额定电压和电流等联
3、系起来，保证电源能够为实验的测量提供合适的电流或电压。,滑动变阻器的连接方法及选择,一、限流式：,当P位于左端时电路中电流最小,I=,此时灯泡两端电,压为,当滑动端P位于右端时电路中电流最大 此时灯泡两端电压为U,二、分压式：,当P位于左端时灯泡被短路，两端电压为0 ； 当P位于右端时灯泡与变阻器并联两端电压为U。,由以上比较可知一般地当R10Rx时，用限流式；当RRx/2时，用分压式；当Rx/2R10Rx时，用限流式或分压式均可。,滑动变阻器的选择原则,1、题中有明确要求，则以“要求”为基础，先确定变阻器的连线方式，再选择变阻器的规格。,例1 为了测定一个“6V、3W”的小电珠在不同电压下的
4、功率，现有滑动变阻器R1=10，R2=20。测量时要求电珠两端电压从0开始连续可调，则应选用的滑动变阻器为：,分析与解答,小电珠的电阻 从RL与R1、R2比较来看，选R1 采用分压式，选R2采用限流式都不算错，但题目有明确要求：“电压从0开始连续可调”，则必须采用分压式，此时应满足RRx所以只能选R1,滑动变阻器的选择原则,2、由题目提供的电流表和电压表的量程确定滑动变阻器,例2 在“测定金属的电阻率”的实验中，已知电阻丝的阻值约为40应选用的器材是：A、量程是30mA的电流表B、量程是3V的电压表C、阻值为100的滑动变阻器D、阻值为10的滑动变阻器E、电源电压6V，内阻不计F、电键、导线若
5、干,分析与解答,由题给器材可知，主要是选择滑动变阻器。由于电流表量程较小，待测电阻上最大电压Um=Im Rx=1.2V，若选100的变阻器，则应用限流 式，其电压调节范围为 无法调到所需电压，因此只能采用分压式，根据适用条件，只能选用10的滑动变阻器。,滑动变阻器的选择原则,3、由待测电阻的阻值和额定电压确定滑动变阻器 先由额定电压确定电压的变化范围，再根据待测电阻的阻值及两种接法的特点和适用条件确定要选取用的滑动变阻器。,例3 用伏安法测某电阻的准确值，已知此电阻值为10，额定功率为0.1W，电源电压为3V，内阻不计，可供选择的滑动变阻器有R1=15，R2=5，则应选用的变阻器是：,分析与解
6、答,待测电阻的额定电压 ，在测量过程中，其电压只能在01V范围内变化，若采用限流式应选 R1 ，电压可调范围为1.2V3V，如选R2其电压可调范围为 2 V3 V，都无法调节到所需电压，因此，只能采用分压式，由分压式的适用条件知应选R2。,滑动变阻器的选择原则,4、题中无明确要求，也没有间接限制，则用Rx与R比较来确定 若供选择的滑动变阻器的阻值均大于待测电阻的值，则应采用限流式，且要选阻值小的变阻器，这样方便调节。,若供选择的滑动变阻器的阻值均小于待测电阻的阻值，应采用分压式，且要选阻值最小的变阻器，因为采用分压式时，Rx比R越大，不仅电压变化范围大，而且其变化越接近线性变化。,若供选择的滑
7、动变阻器的阻值既有大于Rx的也有小于Rx的，则要比较Rx与R的值来确定。即既可以采用限流式，也可采用分压式时，应采用限流式接法，因为限流式接法容易，且总功耗较小。,电路实物图的连接,1、选择电流表、电压表的量程，搞清电流表应“内接”还是外接，滑动变阻器应采用“分压”还是“限流”。 2、依据实验原理、参照实物的位置，画出实验电路，并在电路上标出电源的正、负极，电压表、电流表的正、负和量程。,电路实物图的连接,3、按原理图将实物连接，连线时一般从电源正极出发，先把串联的各元件依次连接起来，直到电源负极。然后把并联在电路上的其它元件或电压表接在电路的相应位置。,电路实物图的连接,4、连好电路后再检查
8、一遍。特别注意检查导线的连接点是否接在接线柱上，电表量程、正负极性是否恰当，电流表内、外接是否正确，滑动变阻器的连接方式有无错误等。,例题 用伏安法测定一个电阻，阻值约为10，额定功率为2W，可供选择的仪器设备有：电源两种： E1：干电池一节，电动势1.5V E2：蓄电池组，电动势6V；直流电压表两只：V1：量程05V，内阻10K； V2：量程015V，内阻30K；直流电流表两只：A1：量程00.6A, 内阻0.5; A2：量程03A，内阻0.1;滑动变阻器两只: R1：50，2A; R2：500，0.5A电键、导线等。,（1）为使实验有较高的精确度，电源应选_，电压表应选_，电流表应选_，滑
9、动变阻器应选_。 （2）画出实验电路图。 （3）将实物连成测量电路。,分析与解答,估算待测电阻上电流和电压的最大值:因待测电阻约10，额定功率2W，允许通过的最大电流约0.40.5A，两端最大电压约45V。,若用干电池，其电动势太低，在电路中产生的电流最大值为 E/Rx=0.15A，待测电阻两端电压在1.5V以下，即便选取量程最小的电压表和电流表，其偏角仍较小，故不宜选用。蓄电池组电动势为6V，通过变阻器调节，可使待测电阻两端的电压约为45V，电流约为0.40.5A，故选蓄电池组作电源。,选取电源,选取电流表和电压表,根据上面估算，通过待测电阻的最大电流约0.40.5A，两端电压最大约 45V
10、，故选用量程00.6A的电流表和量程05V的电压表。,选取滑动变阻器,用阻值为50的变阻器R1，可控制电路中电流最小为I=E/（R+Rx）=0.1A，足以满足实验要求，故可选变阻器R1。若选R2，实验中能利用的电阻仅在50下，此时R2仅在变阻器一端1/10的范围内调节，很不方便，故不选R2。,电流表接法的选择,因待测电阻较小，满足RvRx，而不满足RxRA，故电流表应外接。因滑动变阻器用“限流式”电路结构简单，且能满足实验的各项要求，故采用“限流式”电路即可。,实物连线,例题示范 有一待测电阻Rx，阻值约为5，允许的最大功率为1.25W，现欲比较精确的测定其电阻值，除待测电阻外，备用器材及规格
11、下：,电压表（03V15V），3V量程内 阻为 3K， 15V量程内阻为15K； 电流表（00.6A3A），0.6A量程内阻为1，3A量程内阻为0.25； 滑动变阻器（20、1A）； 蓄电池组（6V，内阻不计） 电键、导线。,请用实线代替导线，将图中实物连成测量电路。要求待测电阻Rx中的电流从零开始连续可调，且连线时使滑动变阻器的滑动触点处于电键闭合前的正确位置。,分析与解答,通过计算可知，Rx上允许的最大电压约 2.5V，最大电流约0.5A，故电压表应选03V量程，电流表应选00.6量程。,因为题目要求Rx上电流从零开始连续可调，故滑动变阻器应接成“分压式”。在连线时为使滑动变阻器的滑动触点
12、处于电键闭合前的正确位置（即电键刚闭合时分出电压为最小），应从A、B（或C、D）两接线柱上取得分压。,又因电压表选3V量程时， 满足条件RvRx，故电流表采用“外接法”测量误差较小。 根据上述分析，本题实验电路如图所示。,请看连线,例 已知电阻丝的电阻为10，现备有下列器材，供测量该电阻选用:A、量程0.6A，内阻0.5的电流表;B、量程3A，内阻0.1的电流表；C、量程3V，内阻6K的电压表；D、量程15V，内阻30K的电压表；E、阻值01K，额定电流0.5A的滑动变 阻器;F、阻值020，额定电流2A的滑动变阻器；G、蓄电池6V；H、开关一只，导线若干。,将实物连成实验电路图.,实验中应选
13、用的器材是:,画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.,分析与解答:,2、选电流表：,电源选好后可估算总电流，不接变阻器，干路电流最大值Imax= 6/10=0.6A。故电流表选A。,1、先选电源：,题中只给一直流电源，所以应先确定电源，选G，E=6V。,若选B表，有以下不足：首先0.6A电流太小，指针偏转不足满刻度的三分之一，读数时误差较大。其次电流表满偏电流越大，最小刻度即精确度越低，故不选B。,3、选电压表：,若选C表，量程3V时，干路总电流要控制在0.3A以下，由上所选A电流表指针偏转为半刻度盘。,若选D表，量程15V时，电源电压6V，此时电压表指针偏转不满足指针在满刻度1/32/3范围
14、，且精确度太低，故选C 表。,4、选变阻器：,由上所选量程是3V的电压表，决定滑动变阻器必须采用分压式。由于电阻丝阻值约为10为在3V0.3A以下范围内调节滑动变阻器,读取几组测量值,滑动变阻器应选020的.且必须采用分压式.,画用伏安法测上述电阻丝阻值的电路图如右图所示。,请连线,按电路图进行实物连线,图示为测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R的阻值已知，R0为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知。K1、K2均为单刀双掷开关，A为电流表，其内阻不计。1、按图示电路将实物连线。,实物连线图,Rx,RO,R,K1,K2,2、测量Rx的步骤为：将K2向d闭合，K1向( )闭合，记下电流表读数I1。再将K2向c闭合，K1向( )闭合，记下电流读数I2。计算Rx的公式是Rx=,I2R / I1,a,b,谢谢大家,
