电学仪器的选择和连线

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高考专题讲座,电学仪器的选择和连线,实验器材的选择,电学实验不仅涉及测量电路,的合理设计与选取，涉及控制电,路的合理选取，而且涉及各测量,电表及可变电阻器等器材的合理,选配问题。,仪器的选择原则,根据实验的原理和实验条件选择仪器是进行正确测量的条件和前提，一般遵循以下原则：,1,、安全性原则：保证实验过程中不损坏仪器,2,、准确性原则：选择精度合适的测量工具，但应注意精度够用即可，并非精度越高越好。,3,、方便性原则：所选仪器要便于操作、调节和观察。,4,、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。,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,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：,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,器材选择的一般步骤,先选出实验提供的唯一性器材；,根据实验原理和要求画出实验电路图；,估测待测电路上电压和电流允许的最大值，并考虑能否使电表半偏以上，选择合适量程的电压表和电流表；,根据待测电路上允许的电压和电流的最大值，选择电压合适的电源和阻值适当的滑动变阻器。,比较项目,电流表内接法,电流表外接法,电路,误差来源,测量结果,适用条件,二、实验电路,（电流表内外接法）,选择的依据,R,测,U/I,Rx,偏大,R,测,U/I,Rx,偏小,电流表的分压,电压表的分流,比较项目,限流式接法,分压式接法,电路,电压调节的范围,电流调节的范围,电能损耗,电路连接,三、控制电路,（滑动变阻器的接法）,的选择：,电源负担轻,电源负担重,简便,复杂,依据分压与限流接法的特点，可得到如下结论：,（,1,）若需要被测电阻,Rx,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,x,的额定电流，必须采用分压电路；,（,3,）当,R,滑,Rx,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,、题中无明确要求，也没有间接限制，则用,Rx,与,R,滑,比较来确定,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。,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,滑,越大，不仅电压变化范围大，而且其变化越接近线性变化。,在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，前者可方便调节，后者可减少误差,.(2012,韶关二模）,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,滑,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。,滑动变阻器的选择原则,2,、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。,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=10,，,R2=20,。,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：,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,滑,Rx,所以只能选,R1,小电珠的电阻,滑动变阻器的选择原则,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,40,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,100,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,3,、由题目提供的电流表和电压表的量程确定滑动变阻器,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,100,的变阻器，则应用限流式，其电压调节范围为,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,10,的滑动变阻器。,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,40,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,100,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,滑动变阻器的选择原则,4,、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。,例,3,用伏安法测某电阻的准确值，已知此电阻值为,10,，额定功率为,0.1,W,，电源电压为,3V,，内阻不计，可供选择的滑动变阻器有,R1=15,，,R2=5,，则应选用的变阻器是：,待测电阻的额定电压,在测量过程中，其电压只能在,01V,范围内变化，若采用限流式应选,R1,，电压可调范围为,1.2V3V,，如选,R2,其电压可调范围为,2 V3 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,。,例题,用伏安法测定一个电阻，阻值约为,10,，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,05V,，内阻,10K,；,V2,：量程,015V,，内阻,30K,；,直流电流表两只：,A1,：量程,00.6A,内阻,0.5;,A2,：量程,03A,，内阻,0.1;,滑动变阻器两只,:R1,：,50,，,2A;,R2,：,500,，,0.5A,电键、导线等。,（,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。,例题,用伏安法测定一个电阻，阻值约为,10,，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,05V,，内阻,10K,；,V2,：量程,015V,，内阻,30K,；,直流电流表两只：,A1,：量程,00.6A,内阻,0.5;,A2,：量程,03A,，内阻,0.1;,滑动变阻器两只,:R1,：,50,，,2A;,R2,：,500,，,0.5A,电键、导线等。,估算待测电阻上电流和电压的最大值,:,因待测电阻约,10,，额定功率,2W,，允许通过的最大电流约,0.40.5A,，两端最大电压约,45V,。,用阻值为,50,的变阻器,R1,，可控制电路中电流最小为,I=E/,（,R,滑,+Rx,）,=0.1A,，足以满足实验要求，故可选变阻器,R1,。,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。,电路实物图的连接,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。,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。,实物连线,某课外学习小组想描绘标有“,4 V,、,2 W”,的小灯泡的,UI,图象,除导线和开关外还备有以下器材可供选择,:,A.,电流表,(,量程,0.6 A,内阻约为,1),B.,电流表,(,量程,3.0 A,内阻约为,0.2),C.,电压表,(,量程,5.0 V,内阻约为,5,k,),D.,电压表,(,量程,15.0 V,内阻约为,15,k,),E.,滑动变阻器,(,最大阻值为,200,额定电流,100,mA,),F.,滑动变阻器,(,最大阻值为,10,额定电流,1.0 A),G.,电源,(,电动势为,6.0 V,内阻约为,1.5),实验中所用的电流表应选,；,电压表选,；,滑动变阻器应选,。,(,只需填器材前面的字母代号,),A C F,A C F,将下图中的实物连接成实验所需的电路,(,有两根导线已经接好,).,实验开始时,滑动变阻器的滑片应该置于最,端,.(,填“左”或“右”,),左,小 结,1,、实验仪器和电路选择的基本原则,:,安全性,精确性,方便性,误差小,仪器少,耗电少,3,、实验电路（电流表内外接法）的选择,4,、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：,2,、实验仪器的选择,:,电流表内接法,电流表外接法,限流式接法,分压式接法,估算最大值,电表达到满偏的,1/3,以上,5,、实物连接：,先并后串或先串后并,例：欲用伏安法测定一个阻值约,12,欧的电阻，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（,6,伏，内阻很小）,B,、电流表（,03,安，内阻,0.0125,欧）,C,、电流表（,00.6,安，内阻,0.125,欧）,D,、电压表（,03,伏，内阻,3,千欧）,E,、电压表（,06,伏，内阻,6,千欧）,F,、滑动变阻器（,020,欧，,1,安）,G,、滑动变阻器（,0200,欧，,0.3,安）,H,、电键、导线,电表接入时，用电流表外接法。,变阻器可采用限流作用。,此题中变阻器也可采用分压作用。,练习,1,：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为,20,千欧，电流表的内阻约为,10,欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,(,如左图所示,),。,(1),根据各点表示的数据描出,I,U,图线，由此求得该电阻的阻值,Rx,_,欧,(,保留两位有效数字,),。,(2),画出此实验的电路原理图。,2.5K,