电学仪器的选择和实物图连线

1、电学实验设计原理电学实验设计原理和方法和方法(二二)电学仪器的选择电学仪器的选择和和实物图连实物图连线线一、一、仪器的选择原则仪器的选择原则 根据实验的原理和实验条件选择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，一仪器是进行正确测量的条件和前提，一般遵循以下原则：般遵循以下原则：(1)可行性原则：要根据实验要求和实可行性原则：要根据实验要求和实际条件选用合适的仪器使实验切实可行，际条件选用合适的仪器使实验切实可行，以达到目的比如手头有两个电压表，一以达到目的比如手头有两个电压表，一个量程是个量程是3 V，另一个是，另一个是15 V，要测量的元，要测量的元件的电压可达到件的电压

2、可达到10 V，从可行性原则上分，从可行性原则上分析，当然只能选用析，当然只能选用15 V量程的电压表了量程的电压表了(2)安全性原则：因为各种电表均有量程，用安全性原则：因为各种电表均有量程，用电器及电源都有最大允许电流或功率，因此电器及电源都有最大允许电流或功率，因此选择电表时应考虑其量程不小于或接近用电选择电表时应考虑其量程不小于或接近用电器的最大允许电流或电压，另外，电路中的器的最大允许电流或电压，另外，电路中的控制器材控制器材(如滑动变阻器、保护电阻等如滑动变阻器、保护电阻等)应能够应能够将电压、电流控制在安全范围以内，否则将将电压、电流控制在安全范围以内，否则将烧坏用电器或测量电表

3、烧坏用电器或测量电表(3)准确性原则准确性原则应使表针在应使表针在1 1/ /3 3或或2 2/3/3至满偏范围内读取测量值，至满偏范围内读取测量值，指针偏角太小指针偏角太小太大太大读取的测量值误差会很大读取的测量值误差会很大(4)可操作性原则：实验时要调节方可操作性原则：实验时要调节方便，易于操作比如对滑动变阻器，如便，易于操作比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的，则应选用小果是用分压法连入电路的，则应选用小阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动滑动触头时，相应的用电器上的电压变滑动触头时，相应的用电器上的电压变化才会明显，电压变化与滑动距离几乎化才会明显

4、，电压变化与滑动距离几乎成线性关系如果选用大阻值的滑动变成线性关系如果选用大阻值的滑动变阻器，就会出现在移动滑动触头时，刚阻器，就会出现在移动滑动触头时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作，某位置后又突然增大的现象，不易操作，也会带来较大误差也会带来较大误差 二、二、器材选择的一般步骤是器材选择的一般步骤是1.根据实验原理和要求画出实验电路根据实验原理和要求画出实验电路图图2.先选出实验提供的唯一性器材；先选出实验提供的唯一性器材；3估测待测电路上电压和电流允许的最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

5、上，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；选择合适量程的电压表和电流表；4.根据待测电路上允许的电压和电流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的最大值，选择电压合适的电源和阻值适当的滑动变阻器。阻值适当的滑动变阻器。1.电源的选择电源的选择（2）.半偏法测量时，半偏法测量时，E适当大（小）适当大（小）（1）由用电器的额定电压或实验由用电器的额定电压或实验过程中的最大电流过程中的最大电流(UIR)决定决定一般应使电动势等于额定电压或一般应使电动势等于额定电压或电路中最大电压电路中最大电压三、三、几种常用的电学实验器材的选取几种常用的电学实验器材的选

6、取2电压表的选取：电压表的选取：量程应大于用电器的额定电压量程应大于用电器的额定电压测量时指针偏转应大于测量时指针偏转应大于3(1)3(1)量程，并不量程，并不是量程越大越好，这样可减少是量程越大越好，这样可减少“电压表指针电压表指针偏角越小误差越大偏角越小误差越大”造成的误差造成的误差根据电源电动势判断：量程应接近电源根据电源电动势判断：量程应接近电源电动势或稍小于电动势电动势或稍小于电动势由实验中的最大电流由实验中的最大电流(UIR)选定电压选定电压表量程另外，两种表量程接近，取内阻较表量程另外，两种表量程接近，取内阻较大的，这样电压表分流造成的误差小大的，这样电压表分流造成的误差小（1）

7、根据实验原理，若滑动变阻器用于限流式接法应使其总阻值大于待测电阻或用电器的电阻，Rx=（35）R；若用分压式接法应使滑动变阻器总阻值小于待测电阻或用电器的阻值，R=（35）Rx（2）.根据电路中可能出现的电流或电压范围根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑动受阻器，注意流过滑动变阻器的需要选择滑动受阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值对高阻值的变阻器，如电流不超过它额定值对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用不宜采用3.滑动变阻器的选择原则滑动变阻器的选择原则4电流表的选取：当实验电路原理图确定电流表的选取

8、：当实验电路原理图确定后，电源、滑动变阻器也选定后，最后确定电后，电源、滑动变阻器也选定后，最后确定电流表流表由用电器的额定电流确定电流表的量由用电器的额定电流确定电流表的量程一般应使电流表量程接近或大于额定电程一般应使电流表量程接近或大于额定电流流根据实验电路图，估算电路中的最大电根据实验电路图，估算电路中的最大电流流(I最大最大R R最小最小(E)(E)和最小电流和最小电流(I最小最小R R最大最大(E)(E)即可确定电流表量程特别注意，在选取即可确定电流表量程特别注意，在选取电流表时，多数情况都要根据题目要求，估算电流表时，多数情况都要根据题目要求，估算电路中的电流才能确定电流表的量程电

9、路中的电流才能确定电流表的量程 例例1 ：有一电阻：有一电阻R ，其阻值大约在，其阻值大约在40 至至50 之之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组电池组，电动势为，电动势为9V，内阻忽略不计；，内阻忽略不计；电压表，量程为电压表，量程为0至至10，内阻，内阻20；电流表电流表A1，量程为，量程为0至至50，内阻约，内阻约20；电流表电流表A2，量程为，量程为0至至300m，内阻约，内阻约4；滑动变阻器滑动变阻器R1，阻值范围为，阻值范围为0至至100，额定电流，额定电流1A；滑动变阻器滑动变阻器R2，阻值范围为，阻值范围为0至至1700，额定电流

10、，额定电流0.，开关及导线若干开关及导线若干实验电路图如图所示，实实验电路图如图所示，实验中要求多测几组电流、电验中要求多测几组电流、电压值在实验中应选压值在实验中应选 电流表和电流表和 滑动变阻滑动变阻器器A2R1例例2 在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”的实验中，已知的实验中，已知电阻丝的阻值约为电阻丝的阻值约为40应选用的器材是：应选用的器材是：A、量程是、量程是30mA的电流表的电流表B、量程是、量程是3V的电压表的电压表C、阻值为、阻值为100的滑动变阻器的滑动变阻器D、阻值为、阻值为10的滑动变阻器的滑动变阻器E、电源电压、电源电压6V，内阻不计，内阻不计F、电键、导线若干、

11、电键、导线若干分析与解答分析与解答 由题给器材可知，主要是选择滑动变阻由题给器材可知，主要是选择滑动变阻器。由于电流表量程较小，待测电阻上最器。由于电流表量程较小，待测电阻上最大电压大电压Um=I Im Rx=1.2V，若选，若选100的变的变阻器，则应用限流阻器，则应用限流 式，其电压调节范围为式，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，无法调到所需电压，因此只能采用分压式，根据适用条件，只能选用根据适用条件，只能选用10的滑动变阻的滑动变阻器。器。U U U UR RR RR Rx xx x 例例3 3 用伏安法测某电阻的用伏安法测某电阻的准确值，已知此电阻值为准确值，已知

12、此电阻值为1010，额定功率为额定功率为0.10.1W W，电源电压为，电源电压为3V3V，内阻不计，可供选择的滑，内阻不计，可供选择的滑动变阻器有动变阻器有R R1 1=15=15，R R2 2=5=5，则应选用哪一个变阻器？则应选用哪一个变阻器？分析与解答分析与解答待测电阻的额定电压待测电阻的额定电压 ，在测量过程中，其电压只能在在测量过程中，其电压只能在0101V V范围内变化，若采用限流式应选范围内变化，若采用限流式应选 R R1 1 ，电压可调范围为电压可调范围为1.21.2V V33V V，如选，如选R R2 2其其电压可调范围为电压可调范围为 2 2 V V3 3 V V，都无法

13、调，都无法调节到所需电压，因此，只能采用分压节到所需电压，因此，只能采用分压式，由分压式的适用条件知应选式，由分压式的适用条件知应选R R2 2。1 1V VP PR RU U 实物连接以其考察的知识点较多和实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面等特点，成为高中物要求思考问题全面等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往理实验的热点。然而学生在这种题上往往失误太多。究其原因，就是没有建立往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理的思维程序，使得起完整、细致、合理的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。我们可连出的线路图出现错误或疏漏。我们可以把解决实物连线的问题

14、的思路建立一以把解决实物连线的问题的思路建立一个程序如下：个程序如下：二、二、电路实物图的连接电路实物图的连接电路实物图的连接电路实物图的连接 1、根据原理画出电路图根据原理画出电路图 2、选择电流表、电压表的量程，搞清电选择电流表、电压表的量程，搞清电流表应流表应“内接内接”还是外接，滑动变阻器应还是外接，滑动变阻器应采用采用“分压分压”还是还是“限流限流”。 3、依据实验原理、参照实物的位置，、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、负和正、负极，电压表、电流表的正、负和量程。量程。电路实物图的连接电路

15、实物图的连接 4、按原理图将实物连接，连线时一、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。电路的相应位置。电路实物图的连接电路实物图的连接 5、连好电路后再检查一遍。连好电路后再检查一遍。特别注意检查导线的连接点是否特别注意检查导线的连接点是否接在接线柱上，电表量程、正负接在接线柱上，电表量程、正负极性是否恰当，电流表内、外接极性是否恰当，电流表内、外接是否正确，滑动变阻器的连接方是否正确，

16、滑动变阻器的连接方式式及滑片的初位置及滑片的初位置。1、限流内接几种常见的几种常见的电路实物图的连接电路实物图的连接2、限流外接3、分压内接4、分压外接V2V1分压外接特殊开关的实特殊开关的实物图的连线物图的连线RxAR0RK1K2abcdERxRORK1K2实物连图注意问题实物连图注意问题 例题例题2 2、 图示为测量电阻的电路，图示为测量电阻的电路，RxRx为待测电阻，为待测电阻，R R的阻值已知，的阻值已知，R R0 0为保为保护电阻，阻值未知。电源护电阻，阻值未知。电源E E的电动势未的电动势未知。知。K1K1、K2K2均为单均为单刀双掷开关，刀双掷开关，A A为为电流表，其内阻电流表

17、，其内阻不计。不计。1 1、按图示电路将、按图示电路将实物连线。实物连线。RxAR0RK1K2abcdE 2、测量、测量Rx的步骤的步骤为：将为：将K2向向d闭闭合，合，K1向向( )闭闭合，记下电流合，记下电流表读数表读数I I1。再将。再将K2向向c闭合，闭合，K1向向( )闭合，记下电流读数闭合，记下电流读数I I2。计算计算Rx的公式是的公式是Rx= I I2 2R / R / I I1 1RxAR0RK1K2abcdEab实物连线图实物连线图RxAR0RK1K2abcdERxRORK1K2 1、为了测量一个量程为了测量一个量程03V、内阻约数千欧的电压表的内电阻，可采用一、内阻约数千欧的电压表的内电阻，可采用一只电流表与它串联后接入电路。（只电流表与它串联后接入电路。（1）本实验测量电压表内电阻依据的公式是）本实验测量电压表内电阻依据的公式是_，指出式中各物理量的含义，指出式中各物理量的含义_（2）若提供的实验器材有：）若提供的实验器材有：A待测电压表；待测电压表； B电流表电流表A1（00.6A，内阻约，内阻约0.2）；）； C电流表电流表A2（0100mA，内阻约，内阻约2）；）； D电流表电流表A3（010mA，内阻约，内阻约50）；）； E滑动变阻器（滑动变阻器（050，额定电流，额定电流0.5A）；）； F直流电源