物理：伏安法实验电路的选择与连接专题课件.ppt

伏安法实验电路的设计专题 平南县实验中学陈文芳 伏安法实验电路 即利用供电电路和伏安法测量电路组成的电路 如 描绘小灯泡的伏安特性曲线 测量金属的电阻率 测定电池的电动势和内阻 等电路 一 进行实验设计的总体原则 1 精确性 在实验误差允许的范围内 应尽可能选择误差教小的方案 2 安全性 实验方案的实施要安全可靠 不会对器材造成损害 且成功率高 3 可操作性 实验应便于操作和读数 便于进行数据处理 二 实验设计的基本思路实验设计的关键在于实验原理的设计 它是进行实验的依据和起点 它决定了应选用 或还需 哪些实验器材 应测量哪些物理量 如何编排实验步骤 而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材 条件 和实验要求 它们相辅相成 互为条件 三 电学实验的器材选择和电路设计 1 电表的选择 为了减小电表读数引起的偶然误差 选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值 同时要考虑电表间 电表与电源间的配置是否合理 测量时各电表的最大偏转量都应接近量程 不少于三分之一 2 电流表内接或外接的选择 测大用内 测小用外 判断待测电阻大小的三种方法 阻值比较法 当时 为大电阻 当为小电阻 试触法 分别使用一次内接和外接法 若V示数变化显著 采用外接法 而若A示数变化显著 则采取内接法 3 分压 限流电路的选择 限流式电路简单且耗能少 应优先考虑限流式电路 但只有被测电阻小于滑动变阻器总电阻或相差不多 测量范围可满足要求 且电压变化不要求从零调起时才可用 在下面三种情况下必须选择分压式电路 a 要求电压从零开始变化 B 变阻器的总阻值小于被测电阻的阻值 且要求测量范围较大 c 若采用限流电路 电路中的最小电流仍超过电路能承受的最大电流 可简记 零起分压 滑小分压 滑大分流 但烧表分压 例 用伏安法测量一个定值电阻的阻值 备用器材如下 待测电阻Rx 阻值约为25K 电流表A1 量程100 A 内阻2K 电流表A2 量程500 A 内阻300 电压表V1 量程10V 内阻100K 电压表V2 量程50V 内阻500K 电源E 电动势15V 允许最大电流1A 滑动变阻器R 最大阻值1K 为尽量减小误差 要求测多组数据 1 电流表应选 电压表应选 2 画出实验电路图 解析 解 1 从减小电表读数引起的偶然误差角度考虑 两电表及电表与电源间配置要合理 注意到电源电动势远小于电压表V2的量程 而跟电压表V1的的量程较接近 若选用电压表V2来测量电压 其最大偏转量达不到量程的1 3 读数时偶然误差太大 所以选用V1较恰当 而此时通过电流表的最大电流Im Um Rx 10 2 5X104 A 400 A 因此 电流表A2与V1配置较好 2 电路的选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角度考虑 若采用限流电路控制 注意到测量部分电路总电阻约为20K 远大于变阻器的总电阻 1K 要保证电表的安全 变阻器分得的电压至少为5V 阻值应调到10K 显然 限流不能起到保证电表安全的作用 更不能进行有效调节 所以 只能采用分压电路控制 由于RX为大电阻 所以用电流表内接法 实验电路如图所示 S 例 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值 900 1000 电源E 具有一定内阻 电动势约为9 0V 电压表V1 量程为1 5V 内阻r1 750 电压表V2 量程为5V 内阻r2 2500 滑线变阻器R 最大阻值约为100 单刀单掷开关K 导线若干 测量中要求电压表的读数不小于其量程的 试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 解 解析 由于没有电流表 所以两电压表中 一个与待测电路串联 用于测量流过的Rx电流 另一个与被测电阻并联 用于测量Rx两端的电压 又由于Rx的值比滑线变阻器R的值大很多 由前面分析测量电路中应串联一电压表 而电压