电学仪器的选择和使用

1、电学仪表的使用和选择 一、一、电学实验仪器的使用常规电学实验仪器的使用常规 二、二、电表的使用电表的使用电流和电压的测量电流和电压的测量 1 1. . 清楚仪器的量程清楚仪器的量程 2 2清楚仪器的最小分度清楚仪器的最小分度 3 3清楚仪器的读数方法清楚仪器的读数方法 三三、滑动变阻器的使用、滑动变阻器的使用 两种电路比较两种电路比较 例例1 1 特殊接法特殊接法 四、四、 电阻箱的使用电阻箱的使用 五、五、 欧姆表的使用欧姆表的使用 六、六、选择器材和电路的一般原则选择器材和电路的一般原则 例例2 2 例例3 3 1 1电压表、电流表的选择电压表、电流表的选择 2 2滑动变阻器的选择滑动变阻

2、器的选择 3 3安培表内接法和外接法的选择安培表内接法和外接法的选择 4.4.分压电路和限流电路的选择分压电路和限流电路的选择 一、电学实验仪器的使用常规一、电学实验仪器的使用常规 在中学电学实验中，常用的测量仪器是电压表在中学电学实验中，常用的测量仪器是电压表 、电流表、灵敏电流计、多用表等、电流表、灵敏电流计、多用表等 使用它们时一般要先做到：使用它们时一般要先做到： B.清楚仪器的最小分度，清楚仪器的最小分度， C.清楚仪器的读数方法，清楚仪器的读数方法， D.检查并调整机械零点检查并调整机械零点 E. 对欧姆表要对欧姆表要检查并调整机械零点检查并调整机械零点 A.清楚仪器的量程，了解电

3、表的内阻清楚仪器的量程，了解电表的内阻 返回返回 二、电表的使用二、电表的使用电流和电压的测量电流和电压的测量 电流表电流表是由灵敏电流计并联一个是由灵敏电流计并联一个小小的分流电阻而成，的分流电阻而成， 因此内电阻因此内电阻很小很小。理想电流表内电阻为零。理想电流表内电阻为零。 电流表电流表要要串联串联在电路中。在电路中。 返回返回 电压表电压表是由灵敏电流计串联一个是由灵敏电流计串联一个大大的的分压分压电阻电阻 而成，因此内电阻而成，因此内电阻很大很大。理想电压表内电阻为无穷。理想电压表内电阻为无穷 大。大。 电压表电压表要要并联并联在电路两端。在电路两端。 1.1.清楚仪器的量程清楚仪器

4、的量程 2 2清楚仪器的最小分度清楚仪器的最小分度 学生用的电流表学生用的电流表 0 00.6A0.6A挡的最小分度是挡的最小分度是0.02A0.02A， 0 03A3A挡的最小分度是挡的最小分度是0.1A0.1A 学生用的电压表学生用的电压表 0 03V3V挡的最小分度是挡的最小分度是0.1V0.1V， 0 015V15V挡的最小分度是挡的最小分度是0.5V0.5V 3 3清楚仪器的读数方法清楚仪器的读数方法 请读出图示电压表、电流表的示数请读出图示电压表、电流表的示数 电压表电压表03V挡读数为挡读数为 ， 015V挡读数为挡读数为 ， 1.90V 9.5V 电流表电流表00.6A挡读数为

5、挡读数为 ， 03A挡读数为挡读数为 0.18A 0.89A 返回返回 三、滑动变阻器的使用三、滑动变阻器的使用 A B CD 串联限流电路串联限流电路 并联分压电路并联分压电路分压器分压器 滑动变阻器的滑动变阻器的 两种主要连接方式：两种主要连接方式： RX R A B C (D)RX R 两种接法均可起到调压，限流作用，两种接法均可起到调压，限流作用， 但调节范围不同，功率损耗也不同但调节范围不同，功率损耗也不同 分压接法分压接法的优势是：电压变化范围大，的优势是：电压变化范围大，限流接法限流接法的优势的优势 在于电路连接简便，附加功率损耗较小当两种接法均在于电路连接简便，附加功率损耗较小

6、当两种接法均 可满足实验要求时，一般选限流接法当负载可满足实验要求时，一般选限流接法当负载Rx较小较小 ，变阻器总阻值，变阻器总阻值R较大时（较大时（R是是Rx的几倍），限流接法的几倍），限流接法 对电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，一般用限对电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，一般用限 流接法。但当负载电阻流接法。但当负载电阻Rx较大，而变阻器总阻值较大，而变阻器总阻值R较小较小 时（时（Rx是是R的几倍），限流接法对电流，电压控制范围的几倍），限流接法对电流，电压控制范围 较小调控作用不明显，一般选分压接法较小调控作用不明显，一般选分压接法 返回返回 限流电路限流电路分压电路分压电路

7、 电压范围电压范围 电流范围电流范围 UU RR R X X XX R U RR U X R U 0 0U 两种电路比较：两种电路比较： 例例1. 某学生想按图示某学生想按图示A 或或B电路，用导线将电路，用导线将6V电电 池组，池组，“6V、2A”小灯，小灯，010滑动变阻器和电滑动变阻器和电 键连接成一个调光台灯，请你分析这两个电路的台键连接成一个调光台灯，请你分析这两个电路的台 灯在使用时的优、缺点。灯在使用时的优、缺点。 解答解答：对于电路：对于电路A，小灯，小灯D 的最大电流约为的最大电流约为IA =E/RD， 最小电流最小电流 IA =E /（RD+R），灯不会熄灭，灯的亮度），灯

8、不会熄灭，灯的亮度 调节范围较小。调节范围较小。 RD R （A） RD R （B） 对于电路对于电路B，小灯，小灯D 两端的电压可调到两端的电压可调到0，最小电，最小电 流流 IB =0，灯的亮度调节范围较大，小灯电流为，灯的亮度调节范围较大，小灯电流为0 时，时， 电源输出电流不为电源输出电流不为0，正常工作时变阻器要多消耗一，正常工作时变阻器要多消耗一 部分电能，不经济。部分电能，不经济。 返回返回 RX a b U P I IX I / r 右图电路中，设路端电压右图电路中，设路端电压U不变。当不变。当 滑动变阻器的滑动触头滑动变阻器的滑动触头P从从a端滑向端滑向b端的端的 过程中，总

9、电阻逐渐减小；总电流过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐逐渐 增大；增大；RX两端的电压逐渐增大，电流两端的电压逐渐增大，电流IX 也逐渐增大（这是实验中常用的分压电也逐渐增大（这是实验中常用的分压电 路的原理）；滑动变阻器路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流左半部的电流 I 先减小后增大。先减小后增大。 滑动变阻器的两种特殊接法。滑动变阻器的两种特殊接法。 右图电路中，当滑动变阻器的滑动触右图电路中，当滑动变阻器的滑动触 头头P从从a端滑向端滑向b端的过程中，到达中点端的过程中，到达中点 位置时外电阻最大，总电流最小。所以位置时外电阻最大，总电流最小。所以 电流表电流表A的示数先减小后增大；

10、可以证的示数先减小后增大；可以证 明：明：A1的示数一直减小，而的示数一直减小，而A2的示数一的示数一 直增大。直增大。 a b P E r A1 A A2 返回返回 四四. 电阻箱的使用电阻箱的使用 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 110010 100001000001000 45190 45190 五、欧姆表的使用五、欧姆表的使用 122 选档选档 调零调零 测量测量 换档换档 再调零

11、再调零 测量测量 读数读数 结束结束 注意注意 返回返回 六、选择器材和电路的一般原则 1安全性原则安全性原则 不超过电表量程不超过电表量程 2精确性原则精确性原则 尽量减小测量误差尽量减小测量误差 a. 选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电 压表指针的偏角超过满刻度的压表指针的偏角超过满刻度的2/3，欧姆表指针尽量，欧姆表指针尽量 在表盘的中间附近。在表盘的中间附近。 b. 多次重复测量，求平均值。多次重复测量，求平均值。 3简便性原则简便性原则 在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是： 返回返回 例：有

12、一个电阻例：有一个电阻RxRx，其阻值大约是，其阻值大约是25 k25 k ，可供选，可供选 择的器材是：择的器材是： 1.1. 电流表电流表A1 (0-100A, 2 kA1 (0-100A, 2 k) ) 2.2. 电流表电流表A2 (0-500A, 300A2 (0-500A, 300) ) 3.3. 电压表电压表V1 (0-10V, 100 kV1 (0-10V, 100 k） 4.4. 电压表电压表V2 (0-50V, 500 K V2 (0-50V, 500 K ） 5.5. 直流稳压电源直流稳压电源E E （15V15V，1A1A） 6.6. 滑动变阻器滑动变阻器 R (1 R

13、(1 k k, 1W), 1W) 7.7. 电键电键K K和若干根导线和若干根导线 试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能 准确，并画出电路图，并将实物图连线。准确，并画出电路图，并将实物图连线。 解：解：1电压表、电流表的选择电压表、电流表的选择 超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。 若电压表选若电压表选V V2 2（50V50V），因为电源电压），因为电源电压15V15V不足其量程不足其量程 的的1/31/3，所以，所以电压表应选电压表应选V V1 1（10V10V）。 由于电

14、阻由于电阻R RX X 中的最大电流为中的最大电流为 I = 10V /25KI = 10V /25K = 0.4mA = 400A = 0.4mA = 400A， RX V A 25K 15V 1K V A RX 25K 15V 1K 若滑动变阻器用限流接法，若滑动变阻器用限流接法， 电路中的最小电流为电路中的最小电流为 I = 15V /26K I = 15V /26K = 0.577mA=577A = 0.577mA=577A， 所以所以电流表选电流表选A A2 2（500 A 500 A ）。 例例2 2 2滑动变阻器的选择滑动变阻器的选择 滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用，滑动

15、变阻器在电路中起调节电流电压的作用， 为了使电流电压有较明显的变化，为了使电流电压有较明显的变化， 在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值 R R（3 35 5）R RX X 在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值 R R（1/31/31/51/5）R RX X 3.3.安培表内接法和外接法的选择安培表内接法和外接法的选择 因为因为R RX X=25K =25K R RA A=300 =300 所以采用所以采用安培表内接法安培表内接法 例例2 2 4分压电路和限流电路的选择分压电路和限流电路的选择 分压电路可以使待测电阻上的电压从

16、最大值调分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调 到零，限流电路却不可以分压电路连线复杂到零，限流电路却不可以分压电路连线复杂 ，限流电路连线简单分压电路消耗的额外功，限流电路连线简单分压电路消耗的额外功 率大，限流电路消耗的额外功率小我们可根率大，限流电路消耗的额外功率小我们可根 据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择 在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值 是滑动变阻器总阻值的是滑动变阻器总阻值的25倍，所以变阻器对电流倍，所以变阻器对电流 、电压的的调节作用很小这里我们应该选用调、电压的的调节作用很小

17、这里我们应该选用调 节作用范围大的分压电路节作用范围大的分压电路 例例2 2 根据以上分析，画出实验电路图如下：根据以上分析，画出实验电路图如下： 电流表电流表A1 (0-100A, 2 kA1 (0-100A, 2 k) ) 电流表电流表A2 (0-500A, 300A2 (0-500A, 300) ) 电压表电压表V1 (0-10V, 100 kV1 (0-10V, 100 k） 电压表电压表V2 (0-50V, 500 K V2 (0-50V, 500 K ） A2 V1 RX 25K =15V 1K + 返回返回 例例2 2 实物图连线如图示：实物图连线如图示： 例例3为了测定一个为了

18、测定一个“6.3V，1W”的小电珠正常发光时的电阻，的小电珠正常发光时的电阻， A v 实验室提供了下列实验器材：实验室提供了下列实验器材： A电流表电流表A 1 ： （ 0.6A，0.2） B毫安表毫安表A 2 ： （ 200mA，0.5） C电压表电压表V 1 ： （10V，1k） D电压表电压表V 2 ： （15V，1.5k） E电源电源 E1= 6V，2A F电源电源 E2= 9V，1A G电源电源 E3= 15V，0.1A H可变电阻可变电阻 R1=10，1W I 可变电阻可变电阻 R2= 20，0.8W J 可变电阻可变电阻 R3= 50， 0.5W K导线若干，电键一个导线若干，电键一个 实验时应选用的器材是实验时应选用的器材是 在右边的线框中画出实验的电路图，要求测量误差尽可能在右边的线框中画出实验的电路图，要求测量误差尽可能 小小 B C F I K 1.先选择电源：先选择电源：E.E1= 6V 2A F. E2= 9V 1A G. E3= 15V