電學(xué)實(shí)驗(yàn)的器材選擇和電路設(shè)計(jì)(編輯-)

1、電學(xué)實(shí)驗(yàn)的器材選擇和電路設(shè)計(jì)1、電路結(jié)構(gòu)完滿的實(shí)驗(yàn)電路包括三個(gè)部分:測量電路,控制電路(變阻器、開關(guān),電源.2、思路3、方法(1、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇依照實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)室條件選擇儀器是進(jìn)行正確測量的前提,一般依照以下三原則:安全性原則:要能夠依照實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件采用合適的儀器,使實(shí)驗(yàn)的確可行,能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。別的還要注意測量儀器的量程,電阻類器件的電流不能夠高出其最大贊同電流等。正確性原則:依照實(shí)驗(yàn)的需要,采用精度合適的測量工具,但對某個(gè)實(shí)驗(yàn)來講,精確程度夠用即可,其實(shí)不是精度越高越好。操作性原則:實(shí)驗(yàn)時(shí)需考慮調(diào)治方便,便于操作,如滑動(dòng)變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在二

2、者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下,還要考慮阻值大小對實(shí)驗(yàn)操作中可否調(diào)治方便的影響。依照授課大綱及高觀察核的要求,選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器主若是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器件,平時(shí)能夠從以下三方面人手:a.依照不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表.第一保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程.爾后合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)(一般取滿偏的1/3-2/3左右,以減少測讀的誤差.b.依照電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需選擇滑動(dòng)變阻器.注意流過滑動(dòng)變阻器的電流不高出它額定值.對高阻值的變阻器,若是滑動(dòng)頭稍有搬動(dòng),使電流電壓有很大變化的,不宜采用.調(diào)治,后者可減少誤差。在滑動(dòng)變阻器作限流作

3、用時(shí),為使負(fù)載R既能獲取較寬的電流調(diào)治范圍,又能使電流變化平均,選擇變阻器時(shí),應(yīng)使其總電阻,R大于R,一般在25倍為好。在滑動(dòng)變阻器作為分壓作用時(shí),一般取滑動(dòng)變阻器的總電阻R之間為好。一、測量電路(內(nèi)、外接法記憶決調(diào)“內(nèi)”字里面有一個(gè)“大”字外接測量電路(內(nèi)、外接法選擇方法有(三Rx與Rv、RA大概比較計(jì)算比較法Rx與vARR比較當(dāng)Rv、RA及Rx末知時(shí),采用實(shí)驗(yàn)判斷法:二、供電電路(限流式、調(diào)壓式以“供電電路”來控制“測量電路”采:用以小控大的原則電路由測量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整辦理數(shù)據(jù)兩方便一:電阻的測量:伏安法R=U/I例1:有一電阻R,其阻值大體在40至50之

4、間,需進(jìn)一步測定其阻值,現(xiàn)有以下器材:電池組E,電動(dòng)勢為9V,內(nèi)阻忽略不計(jì);電壓表V,量程為0至10V,內(nèi)阻20;電流表A1,量程為0至50mA,內(nèi)阻約20;電流表A2,量程為0至300mA,內(nèi)阻約4;滑動(dòng)變阻器R1,阻值范圍為0至100,額定電流1A;滑動(dòng)變阻器R2,阻值范圍為0至1700,額定電流0.3A,開關(guān)S及導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)電路圖以下列圖,實(shí)驗(yàn)中要求多測幾組電流、電壓值.在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選電流表和滑動(dòng)變阻器.【解析與解】第一估計(jì)電路中可能達(dá)到的最大電流值,假設(shè)選電流表A1,則,ImE/(Rx+RA10.14A超過了A1的量程,假設(shè)選電流表A2,則ImE/(Rx+RA20.18A,未高出A2的

5、量程,故應(yīng)選電流表A2,這一選擇依照了安全性原則.對滑動(dòng)變阻器的選擇。假?zèng)]選R1,電路中的最小電流約為IminE/(Rx+RA2+R10.06A,故電路中的電流強(qiáng)度范圍為0.06A0.18A.又假設(shè)選R2,電路中的最小電流約為IminE/(Rx+RA2+R20.005A故電路中的電流強(qiáng)度范圍為0.005A-0.18A,因?yàn)殡娏鞅鞟2。的量程為0.3A,電流強(qiáng)度為0.06A時(shí),僅為電流表A2。量程的1/5,若是搬動(dòng)滑動(dòng)變阻器阻值再增大,其電流表的示數(shù)將更小,讀數(shù)誤差會(huì)更大,因此對于R2而言,有效的調(diào)治長度太小,將以致電流強(qiáng)度值隨滑動(dòng)片地址的變化太敏感.調(diào)治不方便,故應(yīng)選滑動(dòng)變阻器R1,這一選擇就

6、依照了方便性原則.例2:欲用伏安法測定一個(gè)阻值約12的電阻,要求測量結(jié)果盡量正確,以下器材中應(yīng)采用的是_,畫出應(yīng)采用的電路圖。、電池組(6V,內(nèi)阻很小、電流表(03A,內(nèi)阻0.0125、電流表(00.6A,內(nèi)阻0.125、電壓表(03V,內(nèi)阻3k、電壓表(06V,內(nèi)阻6k、滑動(dòng)變阻器(020,1A、滑動(dòng)變阻器(0200,0.3A、電鍵、導(dǎo)線【解析與解答】找出唯一性器材:被測電阻、電池組A、電鍵和導(dǎo)線H;草畫電路圖;估計(jì)最大值:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的使用阻值為零時(shí),電路中電流最大Im=/RX6/12=0.5A;因此采用C和E都可同時(shí)使電流表和電壓表指針半偏以上。變阻器選F(若選G則因額定電流小而簡單燒毀

7、,且不方便調(diào)治把電表接入時(shí),用電流表外接法。練習(xí)1、用伏安法測量一個(gè)定值電阻的阻值,備用器材以下:待測電阻Rx(阻值約為25k;電流表A1:(量程100A,內(nèi)阻2k;電流表A2:(量程500A內(nèi),阻300;電壓表V1:(量程10V,內(nèi)阻100k電;流表V2:(量程50V,內(nèi)阻500k電;源E:(電動(dòng)勢15V,贊同最大電流1A;滑動(dòng)變阻器R:(最大阻值1k電;鍵S,導(dǎo)線若干。為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,要求測多組數(shù)據(jù).(1電流表應(yīng)選_,電壓表應(yīng)選_.(2畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.練習(xí)2、用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(9001000:電源E,擁有必然內(nèi)阻,電動(dòng)勢約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻

8、r1=750;電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2=2500;滑線變阻器R,最大阻值約為100;單刀單擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干.(1測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中的相應(yīng)的英文字母注明.(2若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表v2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=_.練習(xí)3、在“描述小燈泡的伏安特點(diǎn)曲線”實(shí)驗(yàn)中,需要用伏安法測定小燈泡兩端的電壓和經(jīng)過小燈泡的電流,除開關(guān)、導(dǎo)線外,還有以下器材:A.小燈泡“6V3W”B.直流電源68VC.電流表(量程3A,內(nèi)阻0.2D.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻1E.電壓表

9、(量程6V,內(nèi)阻20kF.電壓表(量程20V,內(nèi)阻60kG.滑動(dòng)變阻器(020、2AH.滑動(dòng)變阻器(1k、0.5A(1把實(shí)驗(yàn)所用到的器材按字母的先后序次填入空中:(2在下面的虛線框內(nèi)畫出最合理的實(shí)驗(yàn)原理圖.【答案】ABDEG;電流表外接,分壓電路(圖略;【解析】小燈泡“6V3W的”額定電壓為6V,額定電流為0.6A,故電流表選擇量程0.6A的D,電壓表選擇量程為6V的E.而滑動(dòng)變阻器則選擇總電阻比較小,額定電流較大的G.為了描述小燈泡的伏安特點(diǎn)曲線,要求電壓從0開始變化,故必然選擇分壓電路.對于選定的電路板和電壓表,有臨界電阻=124.1412PURRRRLVA,故電流表需要外接.(08年高考

10、全國II理綜右圖為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連線圖。該實(shí)驗(yàn)可用來測量特測電阻Rx的阻值(約500。圖中兩個(gè)電壓表量程同樣,內(nèi)阻都很大。實(shí)驗(yàn)步驟如下:調(diào)治電阻箱,使它的阻值R0與待測電阻的阻值湊近;將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭調(diào)到最右端。合上開關(guān)S。將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左端滑動(dòng),使兩個(gè)電壓表指針都擁有明顯偏轉(zhuǎn)。記下兩個(gè)電壓表和的讀數(shù)U1和U2。多次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的地址,記下和的多組讀數(shù)U1和U2。求Rx的平均值?；卮鹨韵聠栴}:(依照實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖,其中電阻箱的符號(hào)為滑動(dòng)變阻器的符號(hào)為,其余器材用通用的符號(hào)表示。(不計(jì)電壓表內(nèi)阻的影響,用U1、U2和R0表示Rx的公式為(考慮電壓表

11、內(nèi)阻的影響,且U1、U2、R0、的內(nèi)阻r1、的內(nèi)阻r2表示Rx的公式答案:(14.593(4.592或4.594也同樣給分(2(電路原理圖以下列圖(201xURRU=(20121201201(4(xURrrRUrRrURr=+-分二、測量電表的內(nèi)阻縱向:伏安法及變式1電流表、電壓表各一只,能夠測量它們的內(nèi)阻2兩只同種電表,若知道一只的內(nèi)阻,就可以測另一只的內(nèi)阻3兩只同種電表內(nèi)阻都未知,則需要一只電阻箱才能測定電表的內(nèi)阻橫向:除伏安法外,還常用取代法、半偏法和閉合電路歐姆定律(計(jì)算法1取代法2半偏法3閉合電路歐姆定律(計(jì)算法例題1、實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的器材以下:電池E(電動(dòng)勢約10V、內(nèi)阻r約1;標(biāo)準(zhǔn)

12、電流表A1(量程300mA,內(nèi)阻r1約為5;電阻箱R1(最大阻值999.9,阻值最小改變量為0.1滑;動(dòng)變阻器R2(最大阻值10;開關(guān)S要求設(shè)計(jì)個(gè)測定電流表A2(量程250mA,內(nèi)阻r2約為5內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案.(1在方框中畫出測量電路,并在每個(gè)儀器旁標(biāo)上英文代號(hào).(2要直接測出的物理量是_,用這些物理量表示待測電流表A2內(nèi)阻的計(jì)算公式是_.(1如上圖(右所示(2A1、A2兩電流表的讀數(shù)I1、I2和電阻箱R1的阻值121212,IIRrRI-=.量程為3V的電壓表V內(nèi)阻約為3k,要求測出該電壓表內(nèi)阻的精確值.實(shí)驗(yàn)中可供采用的器材有:電阻箱Ra(最大值9999.9,阻值最小改變量0.1滑線變阻器Rb

13、（最大阻值1000，贊同最大電流0.2A）電源E（開路電壓約為5V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)）開關(guān)S及導(dǎo)線若干（1）設(shè)計(jì)一個(gè)易于操作的測量電路，要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖并標(biāo)出所用器材符號(hào)（2）列出測量步驟，并寫出計(jì)算電壓表內(nèi)阻的最后公式（1）以下列圖（2）合上開關(guān)S，調(diào)治電阻箱阻值，使電壓表指針在中央刻度處，記下電阻箱的阻值R1；再調(diào)治電阻箱電阻，便電壓表指針指在滿偏刻度處，記下電阻箱的阻值R2（或）練習(xí)1、2010天津9（3）要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2V，內(nèi)阻約2K。實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)的器材有：電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1；電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻為5K；定值電阻R1，阻值30；定值電阻R2，

14、阻值為3K；滑動(dòng)變阻器R3，最大阻值100，額定電流1.5A；電源E，電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻約0.5；開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。1有人擬將待測電壓表V1和電流表A串通接入電壓合適的測量電路中，測出V1的電壓和電流，再計(jì)算出RV。該方案實(shí)質(zhì)上不能行，其最主要的原因是2請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路。要求測量盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)必定在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出吻合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖（圖中電源與開關(guān)已連結(jié)好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號(hào)：3由上問寫出V1內(nèi)阻RV的表達(dá)方式，說明式中各測量量的物理意義。答案：電流表A不能夠正確測量出流過電壓表V1的電流測量電

15、壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路以下列圖表示的V1電壓U2表示V1和R2串通的總電壓S1RE圖1S2V22010海南物理13圖1為測量電壓表V內(nèi)阻r的電路原理圖圖中兩個(gè)固定電阻的阻值均為R，(1）、開關(guān)S1、S2是開關(guān)，E是電源(內(nèi)阻可忽略）。RS1保持?jǐn)嚅_，合上開關(guān)S2，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為U1；再合上開關(guān)S1，電壓表UUU的讀數(shù)變?yōu)?，電壓表內(nèi)阻r=_（用1、2和R表示）?！敬鸢浮勘３?jǐn)嚅_時(shí)，U1S1，則，解得?！窘馕觥块_關(guān)，合上開關(guān)三、測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻方法歸納：例題：1、在測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，備有以下器材：干電池E（電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻小于1.0）；B電流表A1（滿偏電流

16、3mA，內(nèi)阻r1=10）；C電流表A2（00.6A，內(nèi)阻0.1）；D滑線變阻器R1（020，10A）；E滑線變阻器R2（0100，10A）；F定值電阻R3（990）；G開關(guān)和導(dǎo)線若干（1）為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，其中應(yīng)采用的滑線變阻器是_（填字母代號(hào)）（2）請?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出利用本題供應(yīng)的器材所設(shè)計(jì)的測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖（3）如圖為某一同學(xué)依照他所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)給出的I1、I2圖線（I1為A1的示數(shù)，I2為A2的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r=_【答案】（1）R1（2）電路如圖（右）所示（3）1.48，、2010上海物理29某同學(xué)利用DIS，定值電阻R0、電阻箱R1等實(shí)驗(yàn)器材測量電池a的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻阻值電壓U，并在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖2所示的驗(yàn)方法測量電池b的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，獲取圖2中的圖線R，用電壓傳感器測得端關(guān)系圖線a，重復(fù)上述實(shí)b.（1）由圖線a可知電池a的電動(dòng)勢Ea=_V，內(nèi)阻r。（2）若用同一個(gè)電阻R先后與電池a及電池b鏈接，則兩電池的輸出功率pa_pb（填“大于”“等于”或“小、于”，兩電池的效率（填“大于”“等于”或“小于”。）、）解