恒定电流的仪器选择.doc

如何选择电学仪器和实验电路 一、实验仪器的选择 ，一般遵循以下三原则：安全性原则：准确性原则：操作性原则：对器材的选择的一般步骤是：找出唯一性的器材；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。在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，前者可方便调节，后者可减少误差。在滑动变阻器作限流作用时，为使负载RX既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时，应使其总电阻，R0大于RX，一般在25倍为好。在滑动变阻器作为分压作用时，一般取滑动变阻器的总电阻R0在0.1RX0.5RX之间为好。例1 有一电阻R ，其阻值大约在40 至50 之问，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.，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、电压厦在实验中应选 电流表和 滑动变阻器 例2：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是_，画出应采用的电路图。A、电池组（6伏，内阻很小）B、电流表（03安，内阻0.0125欧）C、电流表（00.6安，内阻0.125欧）D、电压表（03伏，内阻3千欧）E、电压表（06伏，内阻6千欧）F、滑动变阻器（020欧，1安）G、滑动变阻器（0200欧，0.3安）H、电键、导线二、实验电路（电流表内外接法）的选择 例3 有一小灯泡上标有“6V0.6”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的 图线，已知所用器材有：是电流表（00.3，内阻1）；电压表（015，内阻20k）；滑动变阻器（030，2）；学生电源（直流9）；开关一只、导线若干为使实验误差尽量减小，画出合理的实验电路图 例4、用伏安法测量阻值约为几十欧的线圈的电阻，己知所用电流表的量程为（00.6），内阻0.125，电压表的量程为（015），内阻为15k，蓄电池组电压为12，问应采用哪一种连接电路？ 三、控制电路的选择 为改变被测电阻两端的电压（或被测电阻中的电流强度），常用滑动变阻器与电源的连接有两种不同的形式，如图所示，图甲为限流接法，图乙为分压接法，这两种接法区别之处是：（彼测电阻上的电压调节 范围不同当滑动触头P由ab移动过程中（电源内阻不计）（1）被测电阻两端电压调节的范围，图4甲为R -，图4乙为0-；（2）对被测电阻R上的电流强度的控制情况有区别对于图甲有I=当R0R时，调节 R0的大小可使通过被测电阻的电流有明显变化，但当R0R（或两者相差不多）的情况下，改变变阻器的触头的位置才会使电阻上的电流有明显变化，从而起到对电阻上的电流的控制作用但对于图乙中，不管电阻的大小如何，调节滑动变阻器触头位置都可以使通过被测电阻的电流由变到 ，通过被测电阻的电流有明显变化；（）从电能损耗方面分析图4甲比图4乙要小，且图甲具有电源负担轻、电路连接简便等优点 综合上述，可得到如下结论：（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选图4乙的分压电路；（2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻的额定电流，必须采用分压电路；（3）当R0R时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制或两种电路都满足实验要求时但图甲的限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连接简便等优点，应选图4甲的限流电路较好 例如在例3中，电路若采用限流电路，电路中的最小电流为 ,Imin等于小灯泡额定电流，滑动变阻器无法对电流进行调节，故必须采用分压电路，如图所示 所以，我们在选择电学实验仪器和实验电路时，应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的内外接法，再选择控制电路并画出实验电路图 练习题：1、用伏安法较准确测量一个阻值约50欧的定值电阻，器材规格如下：A、电池组（6伏，内阻很小）B、电流表（050毫安，内阻20欧）C、电压表（03伏，内阻5千欧）D、滑动变阻器（010欧，1安）E、电键一个，导线若干条2、某电压表的内阻在20k50k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测量电压表V（量程3V） 电流表A1（量程200A）电流表A2（量程5mA） 电流表A3（量程06A）滑动变阻器R（最大阻值1k） 电源（电动势4V）电键K（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，要求测多组数据，试在图中方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。3、有一个小灯泡上标有“6V0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线(即图象)，有下列器材供选用：A电压表(0-5V，内阻2k)B电压表(0-10V，内阻3.0K)C电流表(0-0.3A，内阻2.0)D电流表(0-0.6A，内阻1.5)E滑动变阻器(30，2A)F滑动变阻器(100，0.5A)G学生电源(直流9V)，还有开关、导线等。(1)实验中所用的电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(2)画出实验电路图，要求电压从0V开始测量。4、 有一电阻，其阻值在100200之间，额定功率为25W，现用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：毫安表(量程50mA，内阻20)，安培表(量程3A，内阻0.01)，伏特表(量程5V，内阻10k)，滑动变阻器(阻值20、2A)，输出12V的低压直流电源，以及电键，和若干导线。为了保护电阻，被测电阻两端电压应控制在 V以下。应选用量程为 的电流表；为得到较准确的实验结果，应选用图中的 5、用伏安法测量一只定值电阻的实验所需的器材实物如图，各器材规格为：待测电阻RX（约100）直流毫安表（量程0-10mA，内阻50）直流电压表（量程0-3V，内阻5k）直流电源（输出电压3V，内阻可不计）滑动变阻器（0-15，允许最大电流1A）电键一只，导线若干。U/VI/mA1.0 2.0 3.01.51.00.5O 根据器材的规格和实验要求，在下面方框中画出实验电路图，并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路。mAmA6、在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20k，电流表的内阻约为10，滑动变阻器的最大阻值为20，选用能够尽量减小系统误差的电路进行实验，所测得的各组数据已用实心点标在了右图的坐标纸上。根据各点表示的数据描出该电阻的伏安特性图线，并由此图线得出该电阻的阻值为RX=_（保留2位有效数字）。在方框中画出实验电路图。将实物连接成实验电路。7、有一只电阻RX，其阻值大约在40-50之间，需要进一步测定其阻值。现有的器材有：mARXEKRmARXEKRVV图1 图2电池组E（电动势9V，内阻约0.5）伏特表V（量程0-10V，内阻约20k）毫安表A1（量程0-50mA，内阻约20）毫安表A2（量程0-300mA，内阻约4）滑动变阻器R1（0-100，额定电流1A）滑动变阻器R2（0-1700，额定电流0.3A）电键一只，导线若干。有两种可供选择的电路如图1和图2所示。实验中要求多测几组电流、电压值。 为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器要便于调节，在实验中应选图_所示的电路；应选代号为_的毫安表和代号为_的滑动变阻器。该实验的系统误差主要是由_引起的，这个因素总是使实验的测量值比真实值偏_。 若已知所用的毫安表的准确电阻值，则应选用图_所示的电路进行测量。8、用伏安法测量某电阻的阻值，现有实验器材如下：待测电阻RX（阻值大约为5， 额定功率为1）；电流表A1(量程.，内阻0.2 )；电流表 A2（量程03A，内阻0.05）；电压表V1（量程03V，电阻3k）；电压表V（量程015V，内阻15k）；滑动变阻器R（050），蓄电池（电动势为6V）开关、导线。 为了较准确测量RX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。 9、要精确测量一个阻值为5的电阻RX，实验室提供下列器材：电流表A1：量程100mA，内阻r1约为4。电流表A2：量程500A，内阻r2=750。电压表V：量程10V，内阻r2=约为10k。变阻器R0：阻值约10电池E：电动势=1.5V，内阻很小电键K和导线若干。（1） 选出适当的器材，画出电路图并标明所用器材的代号。（2） 需要测量的物理是 。根据所测量的物理量，求出电阻阻值的表达式 。 10、从下列器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量一刻度盘上，总共有10个小格且刻度均匀，但是量程尚未准确测出的电压表V1的量程U1m，要求方法简捷，有尽可能高的精度，并能测出多组数据。待测电压表V1：量程在2327V之间，内阻r1=250k。标准电压表V2：量程2V，内阻r2=20k。电流表A：量程3A，内阻r3=0.01。变阻器R0：阻值约10电池E：电动势=30V，内阻很小电键K和导线若干。（1）选出适当的器材，画出电路图并标明所用器材的代号。 （2）若选测数据中的一组来计算V1的量程U1m，则所用的表达式为U1m 。式中各字母代表的是 。11、从下列器材中选出适当的实验器材（有些器材的阻值大约值，有些器材的阻值是准确值），设计一个测量阻值约为15k的电阻RX的电路，要求方法简捷，有尽可能高的精度，RX两端的电压能从零开始。实验室提供下列器材：电流表A1：量程1mA，内阻r150。电流表A2：量程300A，内阻r2300。电流表A3：量程100A，内阻r3500。电压表V1：量程10V，