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1、精品资源电学实验中电路和仪器的选择原则和方法1、若 Rx 、RA 、Rr的大小大致可估，可用以下三种方法来选择纵观近几年高考试题，电学实验一直是高考的热点，从省历年内、外接法：高考复习研讨会对试题的分析及评价报告反馈的情况看，电学实验（1） 当 Rx 较大、满足 RxRA 时，应采用内接法，因为这时安部分得分率很低，因此，高考备考复习中应把电学实验线路和器材培表的分压作用很微弱。的选择确定为复习的重点和难点。下面就从原理和方法上进行分述，（2）当 Rx 较小、满足 RxRV 时，应采用外接法，因为这时伏特最后通过例题来评述运用过程。表的分流作用很微弱。一、伏安法测电阻实验中内接法与外接法的选择
2、（3）当 Rx 的大小很难断定是满足 RxRA，还是满足 RxRV 时，所谓伏安法测电阻中的内、外接法是相对安培表而言，安培表可采用计算临界电阻值的方法，具体做法是：先计算临界电阻紧挨待测电阻接在里面的接法叫内接法，如图 （ ）所示，安培表R0= R R ，若 Rx>R0,则视 Rx 为较大采用内接法；若 Rx<R0 则视 RX1 aA V接在外面的接法叫外接法，如图 1（b）所示。由于安培表的内阻并为较小采用外接法。采用临界电阻值法来确定内、外接法是一种普遍不为零、伏特表的内阻并非无穷大，因此，无论哪种接法，都会给的通用方法。测量结果带来误差（见下表），但合理的选择内接法或外接法
3、有利于例1、 伏安法测一个阻值约为 5 欧左右的电阻，所用的安培表内减小误差。阻约为 0.1欧、伏特表内阻约为 10 千欧，为了减小误差，应采用内接法或是外接法？RxRx(a)内接法（b）外接法图 1引起误差的原因Rx 真实值表达式Rx测量值与真实值比较内接法安培表的分压作用R 真=（UU A）/I偏大外接法伏特表的分流作用R 真=U/（I IV）偏小解答：计算临界电阻 R0=RA Rv =31.6欧,由于 Rx<R0,则应选择外接法有利于减小误差。2、若 Rx、RA、RV 的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法。具体做法是：图 2如图 2 所示组成电路，其中安培表事先已经接
4、好 ，拿伏特表的一个接欢迎下载精品资源线柱去分别试触 M 、N 两点 ，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况，如果安培表的示数变化比伏特表变化明显（即 IU ），说IU明接 M 点时伏特表分流作用引起的误差大于接N 点时安培表分压作用引起的误差，这时应采用内接法（即伏特表接 N 点）；如果伏特表示数变化比安培表示数变化明显（即 UI ），说明接 N 点时安培表分UI压作用引起的误差大于接 M 点时伏特表分流作用引起的误差，这时应采用外接法（即伏特表接 M 点）。例 2、某同学用伏安法测一个未知电阻Rx 的阻值，采用了图 2 的线路图，他先把伏特表接在 N 点，读得两表示数分别为 U=3.0伏
5、,I=3.0毫安,然后把伏特表改接在 M 点 ,读得两表示数分别为 U=2.9伏,I=4.0毫安，由此可知伏特表应接到点误差较小，测得 Rx 值应为欧。解答：两次接法中两表示数变化为U=|U- U|=0.1 伏,I=|I - I|=1.0毫安, 可见安培表示数变化( 即I1 ) 比伏特表示数变I3化( 即U1 ) 明显, 说明由伏特表分流引起的误差比安培表分压引U30起的误差大，为了减小误差应采用内接法, 即伏特表接 N点, 测得Rx=U/I=1000欧。二、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择图 3 所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载 RL的电压、电流强度都起控制调节作用，
6、我们通常把图3（a）电路称为限流接法，图 3（b）电路称为分压接法。（a）限流接法（b）分压接法图 3虽然两种电路都能调节负载的电压或电流，但在相同条件下的调节效果不同（见下表），实际应用中要根据情况恰当地选择限流接法或分压接法。负载 RL 上电压调负载 RL 上电流调节范闭合电键前触头应相同条件下电路消节范围（忽略电源围（忽略电源内阻）处位置耗的总功率内阻）RLUlIL限流接法RLR0b端ILRL R0RL分压接法0U 0I La端）LRL（IL+Iap比较分压电路调节范围分压电路调节范围较都为了保护负载限流电路能耗较小较大大1、通常情况下（指电路中电流或电压能达到要求的调节范围内且不超过测
7、量电表量程、电流可调范围不超过电阻类元件或电源允许的最大电流等），由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考欢迎下载精品资源虑以限流接法为主（如课本上各种学生实验、演示实验都采用限流接法）。2、在下面三种情况下必须要选择分压接法。（1）要使某部分电路的电压或电流从零开始连续可调，只有分压电路才能满足。（2）如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节、电路中实际电流（压）都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流，为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须要采用分压法连接电路。例 4、（94 年高考第 25 题）图 5 为伏安法测一个定值电阻所需器材实物
8、图，器材和规格如下（实物图约）：待测电阻 RX（约 100欧）、直流毫安表（量程 010毫安、内阻 50欧）、直流电压表（量程 03伏、内阻 5 千欧）、直流电源（输出电压 4 伏、内阻不计）、滑动变阻器（阻值范围 015欧、允许最大电流 1 安）、电键及导线若干。根据器材的规格和实验要求，在本题实物图上连线。解答：首先确定安培表的内、外接法：计算临界电阻 R0= RA RV =500欧，由于 RX<R0，故安培表应选择外接法。然后确定滑动变阻器的分压、限流接法：假设采用限流接法，Rx上电流变化范围约在到（即 24.2毫安26.7毫安）RxRARRxRA之间。这样，即使变阻器取最大值，R
9、x 上电流也超过了毫安表的量程，故变阻器只有采用分压接法。（3）伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，这不利于多次测量取平均值或用图象法处理数据。为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（压），应选择变阻器的分压接法。例 5、有一待测电阻 Rx（阻值在 40 千欧左右），欲用伏安法测其阻值、所给器材有：电源（3 伏、内阻不计）、电流表（100微安、5欧）、电压表（3 伏、100千欧）、变阻器（020欧）、电键及导线。要求用图象法处理数据求 Rx，画出电路图。解答
10、：临界电阻 R0=RA RV =707欧，因 Rx>R0，故安培表应内接。由于变阻器阻值很小，若限流接法，Rx 上的电流（压）图 6变化范围很小，不便描点作图，也不利于减小偶然误差，因此，变阻器应采用分压接法（实验电路见图6 ）三、实验器材的选择在设计实验时，同一类器材的数量往往有多个，各个同类器材的规格不同，如 1997年高考第 17 题所给出的电流表有三个（其量程不欢迎下载精品资源同），如何从中选出最适合的器材？从给出数量最少的器材入手1、 选择器材的原则例 6、（97年高考第 17题）某电压表的内阻在 20 千欧50 千欧之（1）安全原则：所谓安全原则，是指实验中各电流（压）表所测
11、间，现要测量其内阻实验室提供下列供选用器材：待测电压表V（量电流（压）不能超过电流（压）表的量程，通过电源内部或电阻类元程 3V）、电流表 A1（量程 200A）、电流表 A2（量程 5mA）、电流表件的电流不能超过其允许的最大电流。（量程 0.6A）、滑动变阻器 R（最大值 1K）、电源（电动势 4V）、A 3（2）准确原则：准确原则是指实验中要尽可能地减小误差，提高电键 K。准确性。为了减小因实验者等因素引起的偶然误差，一般要求各电表（1）所提供电流表中，应选用。示数不小于其量程的 1/3，若需测量多组数据，往往还要求电表示数能（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试画出符合要求的电在大
12、范围内可调，为了减小因实验用具等因素引起的系统误差，一般路图。要求选择内阻较大的电压表和内阻较小的电流表。解答：（1）从伏特表入手，初步算出通过伏特表的电流约在 0150（3）能耗少原则：指在实验过程中尽可能地减小额外电能损耗。A 内，从安全角度考虑，三个电流表都可用，再从减小误差角度考上述原则中，在综合考虑出现矛盾时，优先考虑安全因素，其次虑，只能选电流表 A1。再考虑准确原则（准确原则中又以考虑减小偶然误差为主），至于能耗（2）结合电路选择知识，变阻原则通常考虑得较少。器选用分压接法，电路见图 7。图 7当然，选择器材除了要遵循上述原则外，结合电路连接方式具体从电压表、电流表和电源的配套要
13、求入手 。分析，如控制电路的变阻器的选择，在限流电路中应选择阻值与其它所谓“配套”指电流表或电压表中有一个读数接近量程时，另一串联部分电阻阻值相近的，在分压电路中应考虑选择额定电流值较大个读数也接近量程，且伏特表的量程接近电源电动势，否则至少有一的。个电表示数太小，不利于减小误差。2选择器材的方法例 7、一阻值约为 30千欧的电阻 Rx，欲用伏安法较准确地测出该欢迎下载精品资源电阻的阻值，备选器材有下面从一个例题来完整分析从电路到器材的选择过程。A 电源（电动势 16、内阻阻）例 8、已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量该电B 电源（电动势V、内阻 0.5）阻丝的电阻时选用，应选用的
14、器材有（只填代号）。C 伏特表（量程 015V、内阻 50K）D 伏特表（量程 03V、内阻 10K）E安培表（量程 0500、内阻 500）F 安培表（量程 01mA、内阻 250）G 滑动变阻器（阻值 0200、额定电流 0 .5A）H 滑动变阻器（阻值 05、额定电流 2A）试从上述器材中选出合适器材。解答：安培表E、F 指针满偏时，Rx 上对应的电压最大值分别为：UEIEmax·Rx=15V,UF =IFmax·Rx=30V，可见，伏特表 C 与安培表 E、电源 A 相“配套”，而伏特表 D 与任何安培表、电源都不“配套”，对变阻器来说，G、H的阻值与 Rx 相比都
15、有很小，要大范围调节电流（压），必须采用分压接法，从安全角度考虑，如果选 H，通过其电流 IH/R=3.2A，超过了 H 的额定电流 2A，故变压器应选 G。所以，本题器材选择为A、C、E、G。关于电路选择，由于 R0=RC RE =5K，RxR0，故安培表内接。（A）量程是 0.6A，内阻是 0.5的安培计；(B) 量程是 3A，内阻是 0.1的安培计；(C) 量程是 3V，内阻是 6k伏特计；(D) 量程是 15V，内阻是 30k的伏特计；(E) 阻值为 01k，额定电流为 0.5A的滑线变阻器；(F) 阻值为 020，额定电流为 2A 的滑线变阻器；(G) 蓄电池（6V）；(H) 开关一
16、个，导线若干。解：（1）先选电源：题中只给一直流电源，所以应先确定电源选G，=6V。（2）选安培计：电源选定后可估计总电流，不连入滑线变阻器。干路电流最大值Imax6V选A。若选B表头，会有以下=0.6A10欢迎下载精品资源不足，首先 0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度盘的三分之一，读数时误差较大，其次电流表满偏电流越大，最小刻度即精确度越低，故不选 B。（3）选伏特计；若选 C 表头，量程 3 伏，则干路总电流要控制在 0.3A 以下，由上所选A 安培计，指针偏转达半刻度盘。若选D 表头，量程 15V，电源 6V， 6V = 1 ，此时伏特计指针偏转范围不满15V2.5足指针在 1 2
17、刻度盘范围，加之15 伏量程时，精确度太低，为实现33伏特表和安培表精确度的匹配，应选C 表头而不选 D 表头。（4）由（2）和（3）所选安培计和伏特计内阻，Rx 较小，且满足RxRv，故应采用安培表外接法。（5）选变阻器：由上已选量程是3V 的伏特计，决定滑线变阻器必须采用分压电路连接方式，由于电阻丝阻值约为10，为在 3V、0.3A 以下范围内调节滑线变阻器，读取几组测量值，滑线变阻器应选020的，显然，选取01000变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易造成伏特计、安培计超量程，烧毁表头，二是额定电流也太小。综合本题电路应选择外接法、分压式电路。器材选（A）、（C）、（F）、（G）。欢迎下载