电学试验的器材选择和电路设计整理编辑_精品

1、电学实验的器材选择和电路设计1、电路结构 对甥材的选择的 般步骤足：找出唯一t 路中把滑动变阻器触头推向最小值）；考虑能类型 电路图R/JR .比较完整的实验电路包括三个部分：测量电路，控制电路（变阻器、开关，电 源.2、思路3、方法（1、实验仪器的选择根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三 原则:安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可 行，能达到预期目标。另外还要 注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其 最大允许电流等。准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲， 精确程度够用即可，并不是精度越高越

2、好。操作性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考 虑它的额定电流，又要考虑它 的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考 虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变 阻器、电源等器件，通常可以从以 下三方面人手:a .根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程.然后合理选择量程。务必使指针有 较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右，以减少测读的误差.b .根据电路中可能出现的 电流或电压范围需选择滑动变阻器.注意流过滑动变阻器的

3、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，不宜采用.时器材的选择晌一钺步骤是；找出唯一性的辖材彳草画电路图哲不把电表接入看估算: 路中把滑动变限器触头推向最小值）：考虑能否都使电表达到满偏的以上.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R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,R大于R，一般在2- 5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R之间为好、测量电路（内、外接法 记忆决调 内”字里面有一个 大”字对曙材的选择的般步骤心找出唯一性的器材：草画电路图（暂不把电表接入力估算

4、 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.类型电路图Rj+R n比较条件计算比较法已知凡，R息及凡大致ft内Q) IUR + UAR 冽-Rx+Ra > R*1适F测大电网qJr m八仓.I? « K?外接测量电路（内、外接法 选择方法有（三R x与R v、R A粗略比较计算比较法R x与v A R R比较当R v、R A及R x末知时，采用实验判断法：二、供电电路（限流式、调压式电路图电不变化范闺电流变化范闱优势选择方法限流R EE R + REER，+ R 游 R7电路筒电附加功耗小L比较小、R祠比较大R湾人口倍的心通电前调到最大调压0 E。

5、巴电压变化他困大要:求电压从0开始变化%比较大、R «比较工R局辛下凡通电前调到最小以供电电路”来控制 测量电路”采用以小控大的原则电路图电压变化范围电流变化范围优势选择方法限流R E - E R + R 3C.四EE_R . + R 附 R *电路简单附加功耗小比比较小、R衲比较大R fft>n倍的网通电前调到最大电压变化泡闱大%比较大,r淤比较n电路由测量电路和供电电路两部分组成，其组合以减小误差，调整处理数据两 方便一:电阻的测量:伏安法R=U/I例1:有一电阻R，其阻值大约在40。至50 Q之间,需进一步测定其阻值，现有下列 器材:电池组E,电动势为9V，内 阻忽略不计

6、；电压表V,量程为0至10V,内阻20Q ;电流表A 1,量程为0至50mA,内 阻约20Q血流表A 2,量程为0至300m A,内阻约4Q滑动变阻器R 1,阻值范围为0至100。额定电流1A ；滑动变阻器R 2,阻值 范围为0至1700。额定电流0. 3A,开关S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、电压值.在实验中应选电流表和滑动变阻器.【分析与解】首先估算电路中可能达到的最大电流值 ，假设选电流表A 1,则，I m = E /(Rx +RA10.14A过 了 A 1的量程，假设选电流表 A 2,则I ' m = E/(Rx +RA2- 0.18A未超出A 2的

7、量程，故应选电流表A 2,这一选择遵循了安全性 原则.对滑动变阻器的选择。假没选 R 1,电路中的最小电流约为I min 弋 E/(Rx +RA2+R1 弋 0.06A ,故电路中的电流强度范围为 0.06A 0.18A .又假设选R 2,电路中的最小电流约 为I ' min = E/(Rx +RA2+R2 0.005A故电路中的电流强度范围为 0.005A - 0.18A，因为电流表A 2。的量程为0.3A, 电流强度为0.06A时，仅为电流表A 2。量程的1/5，如果移动滑动变阻器阻值再增大 其电流表的示数将更小，读数误差会更大，因此对于R 2而言，有效的调节长度太小，将导致电流强

8、度值随滑动片位置的变化太敏感.调节不方便, 故应选滑动变阻器R 1,这一选择就遵循了方便性原则.例2:欲用伏安法测定一个阻值约12 Q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（6V，内阻很小B、电流表（0 3A，内阻0.0125 QC、电流表（0 0.6A，内阻 0.125 QD、电压表（0 3V，内阻3kQE、电压表（0 6V，内阻6k QF、滑动变阻器（0-20Q , 1AG、滑动变阻器（0200Q , 0.3AH、电键、导线【分析与解答】找出唯一性器材：被测电阻、电池组A、电键和导线H 草画电路图：估算最大值：当滑动变阻器的使用阻值为零时，电

9、路中电流最大 Im= & /RX=6/12=0.5A）因此选用C和E都可同时使电流表和电压表指针 半偏以 上。变阻器选F琳选G则因额定电流小而容易烧毁，且不方便调节把电表接入时，用电流表外接法。练习1、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R x （阻值约为25kQ ;电流表A 1:（量程100仙A ,内阻2kQ ;电流表A 2:（量程500仙A内阻300Q ;电压表V 1:（量程10V，内阻100kQ电流表V 2:（量程 50V，内阻500kQ电源E :（电动势15V，允许最大电流1A ；滑动变阻器R :（最大阻值 1kQ电键S，导线若干。为了尽量减小实验误差，要求测

10、多组数据(1电流表应选 ,电压表应选 .(2画出实验电路图.练习2、用以下器材测量一待测电阻 R x的阻值(9001000Q :电源E,具有一定内阻，电动势约为9.0V ;电压表V 1,量程为1.5V，内阻r 1=750 Q；电压表V 2,量程为5V，内阻r 2=2500 Q；滑线变阻器R，最大阻值约为100Q单刀单掷开关S导线若干.(1测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,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的相 应的英文字母标注.(2若电压表V 1的读数用U 1表示,电压表v 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示 Rx的公式为R x =.练习3、在

11、 描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要用伏安法测定小灯泡两 端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如下器材：A .小灯泡“ 6V 3W ”B .直流电源6 8VC .电流表(量程3A，内阻0. 2 QD .电流表（量程0. 6A，内阻1 QE .电压表（量程6 V，内阻20 k QF .电压表（量程20V ,内阻60 k QG .滑动变阻器（0 20、。2 AH .滑动变阻器（1 k Q 0. 5 A（1把实验所用到的器材按字母的先后顺序填入空中：（2在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图.【答案】ABDEG ;电流表外接，分压电路（图略；【解析】小灯泡” 6V 3W的额定电压为6

12、 V,额定电流为0. 6A，故电流表选择 量程0. 6A的D ,电压表选择量程 为6 V的E .而滑动变阻器则选择总电阻比较小，额 定电流较大的G .为了描述小灯泡的伏安特性曲线，要求电压从0开始变化，故一定选择分压电路. 对于选定的电路板和电压表，有临界电阻Q =>Q =124. 1412R R R R L VA ,故电流表需要外接.(08年高考全国II理综右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特 测电阻R x的阻值(约500Q。图中两 个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如 下：调节电阻箱，使它的阻值R 0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。合上开关S。将

13、滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都具有明显偏转。 记下两个电压表的读数U 1和U 2。多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数U 1和U 2。求R x的平均值。回答下列问题：(I根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为 滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示。§右(II不计电压表内阻的影响，用U 1、U 2和R 0表示R x的公式为(出考虑电压 表内阻的影响，且U 1、U 2、R 0、的内阻r 1、的内阻r 2表示R x的公式答案:(1 4.593(4.592或4.594也同样给分(2 (I电路原理图如图所示(H 201x U R

14、R U =(m 20121201201(4 ( x U R r r R U r R r U R r =+-分二、测量电表的内阻纵向:伏安法及变式2 o-1 0电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻2«q . 52。两只同种电表 若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻3。两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻一11A- I横向:除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法1替代 法2半偏法3。闭合电路欧姆定律（计算法例题1、实验室中现有的器材如下电池E （电动势约10V、内阻r约1Q标准电流表A 1（量程300mA，内阻r 1约 为5Q电阻箱R 1（

15、最大阻值999.9。附值最小改变量为0.1 Q滑动变阻器R 2（最大 阻值10Q开关S要求设计一个测定电流表A 2(量程250mA，内阻r 2约为5Q内阻的实验方案.(1在方框中画出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号(2要直接测出的物理量是 ,用这些物理量表示待测电流表 A2内阻的计算公式是 (1如上图(右所示(2 A 1、A 2两电流表的读数I 1、I 2和电阻箱R 1的阻值121212,I I R r R I -=.实验中量程为3V的电压表V内阻约为3kQ要求测出该电压表内阻的精确值 可供选用的器材有：电阻箱R a (最大值9999.9。附值最小改变量0.1 Q滑线变阻器Rb （最大阻值

16、100OQ,允许最大电流0.2A） 电源E （开路电压（1）设计一个易于操作的测（2）列出测量步骤，并写 （2）合上开关S,调节电阻箱 阻值R1;再调节电阻箱电阻， R2. RV R2 2R1 （或约为5V,内阻可忽略不计）开关S及导线若干量电路，要求画出实验电路图并标出所用器材符号.出计算电压表内阻的最后公式.（1）如图所示阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的 便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值RV U2R2 U1R1U1 U2）练习1、2010天津9 要测量电压表vi的内阻RV,其量程为2V,内阻约2KQ o实验室提供的器材有：电流表A,量程0.6A,内阻约0.1 Q;电

17、压表V2,量程5V,内阻为5KQ ;定值电阻R1,阻值 30Q;定值电阻R2,阻值为3KQ;滑动变阻器R3,最大阻值100Q,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约0.5 Q;开关S一个，导线若干。1 O人拟将 待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出 V1的电压和电 流，再计算出RVo该方案 实际上不可行，其最主要的原因是 2 O从上述器材中 选择必要的器材，设计一个测量电压表 V1内阻RV的实验电路。要求测 量尽量准 确，实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号：3 O由上问

18、写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。答案：电流表A不能准确测量出流过电压表 V1的电流 测量电压表V1内阻RV的实验电 路如图所示 RV U1R2 U 2 UI U1表示的V1电压u 2表示V1和R2串联 的总电压S1 R E图1 S2 V 2. 2010海南物理13图1为测量电压表V内阻r的电 路原理图.图中两个固定电阻的 阻值均为R, （1）、开关S1、S2是开关，E是 电源（内阻可忽略）。R S1保持断开，合上开关S2,此时电压表的读数为U1 ;再合上开关S1 ,电压表U U U的读数变为2 ,电压表内阻r =（用 1、2和R表示）。UI RU 2U1【答案】2U1E

19、R RRrr Rr r RS1保持断开时，U1S1，则E U2,解得U2 2U1 o R r【解析】开关,合上开关三、测电源 电动势和内阻 方法归纳：例题：1、在测定一节干电池的电动势和内阻的实验 中，备有下列器材：A .干电池E （电动势约为1.5V,内阻小于1.0 0 ;B.电流表A1 (满偏电流3mA,内阻r1=10 0) ; C.电流表A2 (00.6A,内阻 0.1 Q ; D.滑线变阻器 R1 (020Q, 10A) ; E.滑线变阻器 R2 (0-100Q, 10A) ; F.定值电阻R3 (990Q) ; G.开关和导线若干 (1)为方便且能较准 确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是 (填字母代号)(2)请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实 验电路图.(3)如图为某一同学根据他所设计的实验给出的II、I2图线(I1为A1的示数，I2为A2的示数)，由