物理课件：如何选择电学仪器和实验电路

电流约0.5A，故电压表应选0~3V量程，电流表应选 0~0.6量程。
因为题目要求Rx上电流从零开始连续可调，故滑动变
阻器应接成“分压式”。在连线时为使滑动变阻器的滑 动触点处于电键闭合前的正确位置（即电键刚闭合时分 出电压为最小），应从A、B（或C、D）两接线柱上取 得分压。 又因电压表选3V量程时， 满足条件Rv＞＞Rx， 故电流表采用“外接法”测量误差较小。 V A 根据上述分 Rx 析，本题实验电 路如图所示。 R
（1）为使实验有较高的精确 度，电源应选____，电压表应选 ____，电流表应选____，滑动变 阻器应选_____。 （2）画出实验电路图。 （3）将实物连成测量电路。
分析与解答
估算待测电阻上电流和电 压的最大值: 因待测电阻约10Ω，额定 功率2W，允许通过的最大电流 约0.4~0.5A，两端最大电压约 4~5V。

1、选择电流表、电压表的量程，搞 清电流表应“内接”还是外接，滑动变 阻器应采用“分压”还是“限流”。 2、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 正、负极，电压表、电流表的正、负和 量程。
电路实物图的连接
3、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 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 电路的相应位置。
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 比较项目 电路 限流式接法 分压式接法
电压调节的 范围 电流调节的 范围 电能损耗 电路连接
EIR 电源负担轻 简便
E（IR+Iap） 电源负担重 复杂
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： （1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需 要从零开始连读可调电压，应选分压电路； （2）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Ｒ的额定电流，必须采用分压电路； （3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化， 也应选分压电路；
例1 为了测定一个“6V、3W”的小电珠在不同电压下的 功率，现有滑动变阻器R1=10Ω，R2=20Ω。测量时要求 电珠两端电压从0开始连续可调，则应选用的滑动变阻器为：
分析与解答
小电珠的电阻 从RL与R1、R2比较来看，选R1
采用 分压式，选R2采用限流式都不算错，但题目有明确要求： “电压从0开始连续可调”，则必须采用分压式，此时 应满足R＜Rx所以只能选R1
（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都 可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满 足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、 电路连接简便等优点，应选限流电路较好．
滑动变阻器的选择原则
1、题中有明确要求，则以“要求”为基础，先确定变阻 器的连线方式，再选择变阻器的规格。 2、由题目提供的电流表和电压表的量程确定滑动变阻 器 3、由待测电阻的阻值和额定电压确定滑动变阻器先由额 定电压确定电压的变化范围，再根据待测电阻的阻值及两 种接法的特点和适用条件确定要选取用的滑动变阻器。 4、题中无明确要求，也没有间接限制，则用Rx与R比 较来确定①若供选择的滑动变阻器的阻值均大于待测电 阻的值，则应采用限流式，且要选阻值小的变阻器，这 样方便调节。
电流表接法的选择
• 因待测电阻较小，满足Rv＞Rx，而 不满足Rx＞RA，故电流表应外接。 • 因滑动变阻器用“限流式”电路结 构简单，且能满足实验的各项要求， 故采用“限流式”电路即可。
[例题示范] 有一待测电阻Rx，阻值约为5Ω ，允许的 最大功率为1.25W，现欲比较精确的测定其电阻值，除 待测电阻外，备用器材及规格下：
满刻度的一半以上，其读数较准确， 因此，在选择电流表量程时，应先估 算电路中电流 的最大值是否能达到电 流表的半满偏刻度以上，同时也要考 虑电压表是否也能达到半偏以上，如 不能达到半偏以上，则以偏转角大些 好。
电源的选择
对某些提供的电源，在作选择时应
与实验中提供的其他器材情况如电 压表、电流表的量程、滑动变阻器 的阻值、待测元件上的额定电压和 电流等联系起来，保证电源能够为 实验的测量提供合适的电流或电压。
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。
方便性原则: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。
可行性原则：选用的仪器要符合实验要求和客观条件，
使实验切实可行。

Biblioteka Baidu 选取电源
若用干电池，其电动势太低，在电路中 产生的电流最大值为 E/Rx=0.15A，待 测电阻两端电压在1.5V以下，即便选取 量程最小的电压表和电流表，其偏角仍 较小，故不宜选用。蓄电池组电动势为 6V，通过变阻器调节，可使待测电阻两 端的电压约为4~5V，电流约为0.4~0.5 A，故选蓄电池组作电源。
分析与解答
待测电阻的额定电压 U PR 1V ， 在测量过程中，其电压只能在0~1V 范围内变化，若采用限流式应选 R1 ， 电压可调范围为1.2V~3V，如选R2其 电压可调范围为 2 V~3 V，都无法调 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R2。
电路实物图的连接
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 以从以下三方面入手： 1．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．
（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都 可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满 足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、 电路连接简便等优点，应选限流电路较好．
例3 ：有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现 在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，已知所 用器材有：电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压 表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～ 30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、 导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的 实验电路图．
②若供选择的滑动变阻器的阻值均小于待测电阻的阻值， 应采用分压式，且要选阻值最小的变阻器，因为采用分 压式时，Rx比R越大，不仅电压变化范围大，而且其变化 越接近线性变化。
③若供选择的滑动变阻器的阻值既有大于Rx的也有小于 Rx的，则要比较Rx与R的值来确定。即既可以采用限流 式，也可采用分压式时，应采用限流式接法，因为限流 式接法容易，且总功耗较小。
例1 ：有一电阻R ，其阻值大约在40 Ω至50 Ω之 间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：
电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计； 电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω； 电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω； 电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω； 滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A； 滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ， 开关Ｓ及导线若干．
选取电流表和电压表
根据上面估算，通过待测电阻 的最大电流约0.4~0.5A，两端电压 最大约 4~5V，故选用量程0~0.6A 的电流表和量程0~5V的电压表。
选取滑动变阻器
• 用阻值为50Ω的变阻器R1，可控制电 路中电流最小为I=E/（R+Rx） =0.1A，足以满足实验要求，故可选 变阻器R1。若选R2，实验中能利用的 电阻仅在50Ω下，此时R2仅在变阻器 一端1/10的范围内调节，很不方便， 故不选R2。
R A RV
几 几十 例2 ：用伏安法测量阻值约为 几千 欧的线圈的电阻 Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻 0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为 15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连 接电路？ 分析与解因为R= =43Ω
若题目给出的被测电阻阻值约为几千欧，大于43Ω， 采用内接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几欧，小于43Ω， 采用外接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于 43Ω，也可能小于43Ω，内接法、外接法两种电路均 可采用。
如何选择电学仪器和实验电路？
基本原则: 安全性 精确性
方便性 误差小 仪器少 耗电少 综合考虑
一、实验仪器选择的基本原则:
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。
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，
精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： （1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需 要从零开始连读可调电压，应选分压电路； （2）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Ｒ的额定电流，必须采用分压电路； （3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化， 也应选分压电路；
恒定电流实验基础
考纲要求
实验能力：能独立完成“知识内容表”中所列的实验， 能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实 验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记 录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学 过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
恒定电流分组实验
1.描绘小灯泡的伏安特性. 2.测定金属丝的电阻率（同时练习使用螺旋测器） 3.测定电池的电动势和内电阻. 4.电流表改装 (半偏法测定电表的内电阻 ) 等等 恒定电流部分要求会正确使用的仪器主要有： 螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、 多用电表、示波器等
实验电路图如图１所示，实 验中要求多测几组电流、电 A2 压值．在实验中应选＿＿＿ 电流表和 R1 滑动变阻 器．
例2 在“测定金属的电阻率”的实验中，已知 电阻丝的阻值约为40Ω应选用的器材是： A、量程是30mA的电流表 B、量程是3V的电压表 C、阻值为100Ω的滑动变阻器 D、阻值为10的滑动变阻器 E、电源电压6V，内阻不计 F、电键、导线若干
①电压表（0—3V—15V），3V量程内 阻为 3KΩ ， 15V量程内阻为15KΩ ； ②电流表（0—0.6A—3A），0.6A量程内阻为 1Ω ，3A量程内阻为0.25Ω ； ③滑动变阻器（20Ω 、1A）； ④蓄电池组（6V，内阻不计） ⑤电键、导线。
通过计算可知，Rx上允许的最大电压约 2.5V，最大
2．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．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． 3．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．
电压表和电流表的选择
使用电压表和电流表时，指针偏转到
分析与解答

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 大电压Um=Im Rx=1.2V，若选100Ω 的变阻器，则应用限流 R x U~U 式，其电压调节范围为 R R x 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10Ω的滑动变阻 器。
例3 用伏安法测某电阻的准 确值，已知此电阻值为10Ω，额 定功率为0.1W，电源电压为3V， 内阻不计，可供选择的滑动变阻 器有R1=15Ω，R2=5Ω，则应选 用的变阻器是：
电路实物图的连接

4、连好电路后再检查一遍。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 方式有无错误等。
[例题] 用伏安法测定一个电阻，阻值约为 10Ω，额定功率为2W，可供选择的仪器设备有： 电源两种： E1：干电池一节，电动势1.5V E2：蓄电池组，电动势6V； 直流电压表两只：V1：量程0~5V，内阻10KΩ； V2：量程0~15V，内阻30KΩ； 直流电流表两只：A1：量程0~0.6A, 内阻0.5Ω; A2：量程0~3A，内阻0.1Ω; 滑动变阻器两只: R1：50Ω，2A; R2：500Ω，0.5A 电键、导线等。