仪器选择和电路设计

1、安全性原则安全性原则: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，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仪器的量程量程，电阻类器件的电流不能超过其，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流最大允许电流等。等。实验仪器选择的基本原则实验仪器选择的基本原则精确性原则精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，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，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好并不是精度越高越好。 方便性原则方便性原则:实验时

2、需考虑实验时需考虑调节方便，便于操作调节方便，便于操作，如滑动变，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，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。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入手：以下三方面入手： 1 1根据不使电表受损和尽

3、量减少误差的原则选择电表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（一般取满偏的转（一般取满偏的1/3-2/31/3-2/3左右），以减少测读的误差左右），以减少测读的误差2 2根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑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电流不超过它额定值动受阻器，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，如果滑动头稍有移动，使电

4、流电压有对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用很大变化的，不宜采用 3 3应根据实验的基本要求来选择仪器对于这种情况应根据实验的基本要求来选择仪器对于这种情况只有熟悉实验原理才能做出恰当的选择只有熟悉实验原理才能做出恰当的选择 实验仪器选择的基本原则实验仪器选择的基本原则器材选择的一般步骤器材选择的一般步骤找出唯一性的器材；找出唯一性的器材；草画电路图（暂不把电表接入）；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估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；向最小值）；考虑能否都使电表达到满偏的考虑能否都使电表达到满偏的1/

5、3以上。以上。例题例题 ：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 之间，需进之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：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，额定电流0.，

6、开关及导线若干开关及导线若干实验电路图如图所示，实验中要实验电路图如图所示，实验中要求多测几组电流、电压值在实验求多测几组电流、电压值在实验中应选中应选 电流表和电流表和 滑动变阻器滑动变阻器A2R1实验仪器选择的基本原则实验仪器选择的基本原则 解析：首先估算电路中可能达到的最大电流值假设选毫安解析：首先估算电路中可能达到的最大电流值假设选毫安表表A1A1，则，则ImaxImax/(Rx+RA1)0/(Rx+RA1)01414（A A），超过了），超过了A1A1的量的量程又假设毫安表程又假设毫安表A2A2，则，则ImaxImax/(Rx+RA2)0/(Rx+RA2)018A18A，未超出未超出

7、A2A2的量程，故应选毫安表的量程，故应选毫安表A2A2，遵循安全性的原则。，遵循安全性的原则。 对滑动变阻器而言，假设选对滑动变阻器而言，假设选R1R1，电路中的最小电流约为，电路中的最小电流约为IminImin/(Rx+RA2+R1)0/(Rx+RA2+R1)006A06A，故电路中的电流强度范围，故电路中的电流强度范围为为0 006060 018A18A。又假设选。又假设选R2R2，电路中的最小电流强度约，电路中的最小电流强度约为为IminImin/(Rx+RA2+R2)/(Rx+RA2+R2)0 0005005（A A），电路中的电流），电路中的电流强度范围为强度范围为0 000500

8、50 018A18A注意到电流表注意到电流表A2A2的量程为的量程为0 03A3A，当电流强度为，当电流强度为0 006A06A时，仅为电流表时，仅为电流表A2A2量程的量程的1 15 5，如果滑动变阻器阻值再增大，其电流表的示数将更小，读数如果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，因此对于误差会更大，因此对于R2R2而言，有效的调节长度太小，将导而言，有效的调节长度太小，将导致电流强度值滑动片位置的变化太敏感，即调节不方便，故致电流强度值滑动片位置的变化太敏感，即调节不方便，故应选滑动变阻器应选滑动变阻器R1R1实验仪器选择的基本原则实验仪器选择的基本原则(1)(1)阻

9、值判断法：阻值判断法：当当R RV VR Rx x时，采用电流表时，采用电流表“外接法外接法”；当当R Rx xR RA A时，采用电流表时，采用电流表“内接法内接法”测量电路的选择测量电路的选择例题：一个未知电阻，无法估计其电阻例题：一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量其电阻值，某同学用伏安法测量其电阻. .用用(a)(a)电路所测数据为电路所测数据为3.0 V3.0 V、3.0 mA3.0 mA，用，用(b)(b)电路所测数据为电路所测数据为2.9 V2.9 V、4.0 mA4.0 mA，由此可，由此可知，用知，用 图测得的图测得的RxRx误差较小，测量误差较小，测量值值Rx

10、=Rx= 。a1000测量电路的选择测量电路的选择比较项目比较项目限流式接法限流式接法分压式接法分压式接法电路电路电压调节的范围电压调节的范围R/(R+RR/(R+R0 0) )- -0-0-(调节范围大调节范围大) )电流调节的范围电流调节的范围/(R+R/(R+R0 0) )- -/R/R0-0-/R(/R(调节范围大调节范围大) )电能损耗电能损耗EIR电源负担轻电源负担轻E（IR+Iap）电源负担重电源负担重电路连接电路连接简单简单复杂复杂 控制电路的选择控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据： (1)(1)负载电阻电压要求变化范围

11、较大，从零开始连续可调负载电阻电压要求变化范围较大，从零开始连续可调, ,要求多测要求多测几组数据，应选分压电路几组数据，应选分压电路 (2)(2)若负载电阻的阻值若负载电阻的阻值R Rx x远大于滑动变阻器总阻值远大于滑动变阻器总阻值R R，应选分压电路，应选分压电路 (3)(3)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；的额定电流，必须采用分压电路； (4)(4)若负载电阻的阻值若负载电阻的阻值R Rx x小于滑动变阻器总阻值小于滑动变阻器总阻值R R或相差不多或相差不多, ,且没有且没有要求电

12、压从零可调，应选限流电路要求电压从零可调，应选限流电路 在滑动变阻器作限流时，为使负载能得到较宽的电流调节和电流变在滑动变阻器作限流时，为使负载能得到较宽的电流调节和电流变化均匀，应使变阻器阻值与被测阻值相差当，其总阻值化均匀，应使变阻器阻值与被测阻值相差当，其总阻值R R0 0大于大于RxRx，一般，一般2-2-5 5倍为好。在滑动变阻器作分压时，滑动变阻器应选小阻值，一般倍为好。在滑动变阻器作分压时，滑动变阻器应选小阻值，一般R R0 0在在0.1-0.5Rx0.1-0.5Rx之间为好。之间为好。控制电路的选择控制电路的选择电表接入时，用电流表外接法。电表接入时，用电流表外接法。变阻器采用

13、分压。变阻器采用分压。器材的选择和电路设计器材的选择和电路设计ACEFH例题：例题：要用伏安法测定一阻值约为要用伏安法测定一阻值约为25k25k左右的电阻的准确值左右的电阻的准确值，现有以下器材：直流电源，现有以下器材：直流电源U(E=15V,U(E=15V,额定电流额定电流I I1A) 1A) 电流表电流表A A1 1( (量程量程0 0 100A100A，内阻，内阻R RA A=2k=2k） 电流表电流表A A2 2( (量程量程0 0 500A500A，内阻，内阻R RA A=0.3k=0.3k）电压表电压表V V1 1( (量程量程0 0 10V10V，内阻，内阻R RV V=100K

14、)=100K)电压表电压表V V2 2( (量程量程0 0 50V50V，内阻，内阻R RV V=500K)=500K)变阻器变阻器R R（量程（量程0 0 1K1K，额定功率，额定功率1W1W）电键电键K K和导线（符合实验要求）和导线（符合实验要求）为使测量尽可能准确，则为使测量尽可能准确，则（1 1）测量电路应选择）测量电路应选择接法。接法。( (内、外接法内、外接法) )（2 2）变阻器应选择）变阻器应选择接法。接法。( (限流、分压限流、分压) )（3 3）电流表应选用）电流表应选用，伏特表应选用，伏特表应选用 . .（4 4）画出电路图，并连接实物图。）画出电路图，并连接实物图。V V1 1分压分压A A2 2内接内接器材的选