小专题---电学实验中的器材选择和电路设计
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高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索实验是物理学习的重要环节之一。
在高中电学部分,实验是加深学生对电学概念及电路原理的理解、培养学生观察、实验、思考能力的有效途径。
因此,高中电学实验器材和电路的选择很关键。
本文将对高中电学实验器材和电路的选择进行探讨。
一、实验器材的选择1. 阻值盒阻值盒是用于调整电阻的实验器材。
在电学实验中,往往需要测量电路中电阻的大小,阻值盒可以提供不同大小的电阻供学生选择,以满足实验需求。
阻值盒的使用相对安全,且使用方便。
2. 电源电源是电学实验的基础。
在教学中,常用交流电源、直流电源以及电池。
交流电源和直流电源可以提供不同种类的电流、电压,让学生可以进行更多的实验探究。
电池常用于小型实验中,可以让学生更好地理解电路的组成以及电流电势的基本概念。
3. 电表电表是用于测量电路中电流、电势、电阻等的实验器材。
在学生进行实验时,电表是必不可少的工具。
电表的种类有很多,如万用表、电流表、电势差表等。
在选择时,应根据实验需求选用不同种类的电表。
4. 导线导线是电学实验中必备的实验器材。
导线的材料有很多,如铜、铝等。
在选购导线时,应选择材质好、热膨胀系数小、导电性好的导线。
此外,为了保证实验的安全性,在选购导线时应选择表面有保护层的导线,以免触电事故的发生。
5. 发光二极管(LED)发光二极管是一种重要的电子元器件,在电学实验中广泛应用。
它不仅可以用于指示电路状态,还可以用于信号处理、数据传输等方面。
在实验之前,应了解发光二极管工作原理及其特点,以更好地选用适合的发光二极管。
二、实验电路的选择1. 串联电路串联电路是一种将电器件逐一连接起来的电路形式。
在学生学习电学实验的过程中,串联电路是必不可少的一种。
通过串联电路的实验,学生可以更好地掌握电阻的串联法则、电势分配法则等基本原理。
常见的串联电路实验有串联电阻的测量、分压器的应用等。
4. 逻辑电路逻辑电路是由逻辑门电子元件组成的电路,用于进行逻辑运算。
电学实验如何选择仪器和电路在电学实验中,例如用伏安法测电阻.测量电源的电动势和内电阻,测某一用电器的伏安特性图线,都存在如何选择电学实验器材,如何选择测量电路、控制电路的问题.合理地选择实验器材和实验电路,可以使实验顺利进行,而且实验操作方便,实验误差较小.正确地选译议器和电路的问题,有一定的灵活性.解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”和“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面要综合考虑.灵活运用.一、实验仪器的选择根据教学大纲及高考考试的要求,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(一般取满偏刻度的2/3左右),以减少测读的误差.2.根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器.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.才能作出恰当的选择.【例1】有一电阻R ,其阻值大约在40Ω至50Ω之问,需进一步测定其阻值,现有下列器材:电池组,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.实验电路图如图1所示,实验中要求多测几组电流、电压.在实验中应选_________电流表和__________滑动变阻器.【分析与解】首先估算电路中可能达到的最大电流值,假设选电流表A 1,则,I m ≈A R R E +≈0.14A ,超过了A 1的量程,及假设选电流表A 2,则I m ≈A R R E +≈0.18A ,未超出A 2的量程,故应选电流表A 2,这一选择遵循了安全性原则.对滑动变阻器的选择。
小专题 电学实验中的器材选择和电路设计一、电路设计 1。
测量电路的选择(1)伏安法 测电阻错误!2.控制电路的选择——滑动变阻器的限流接法和分压接法限流接法 分压接法 对比说明 两种接法电路图串、并联关系不同负载R 上电压调节范围 错误!≤U ≤E 0≤U ≤E 电压能从零开始连续变化 分压接法调节范围大 负载R 上电流调节范围 错误!≤I ≤错误! 0≤I ≤错误! 分压接法调节范围大 闭合S 前触头位置 b 端 a 端都是为了保护电路元件(1)负载电阻的阻值R x 远大于滑动变阻器总电阻R ,需用分压式电路.(2)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,需用分压式电路.(3)负载电阻的阻值R x 小于滑动变阻器的总电阻R 或相差不多,并且电压、电流表示数变化不要求从零起调,可采用限流式.(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法消耗的总功率较小.提示:一般情况下,若采用“分压式”接法,则选总阻值较小的滑动变阻器;若采用“限流式”接法,则选用与测量电阻阻值相当的滑动变阻器.二.实验器材的选择 (1)安全-—不超电表的量程由电路中的欧姆定律或全电路欧姆定律来估算通过测量电路(待测电阻)或控制电路中的电流或电压的最大值;必须满足通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流.(2)精确——实验时电表指针在满偏度的13以上(被选中的电流、电压表量程的错误!以上)选择电表时,保证电流和电压均不超过其量程.使指针有较大偏转(一般取满偏度的错误!以上);使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近.(3)便于操作选滑动变阻器时,在满足其他要求的前提下,可选阻值较小的. (4)实验的实际要求. 三、实例分析(2013·天津·9(3))要测绘一个标有“3 V 0。
6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V ,并便于操作.乙选用的器材有: 电池组(电动势为4。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索高中物理课程中,电学部分的实验是非常重要的环节之一。
通过实验,学生能够更直观地理解电学知识,培养实验操作能力,并且激发学生的学习兴趣。
选择合适的实验器材和电路对于教学至关重要。
在本文中,我们将探索高中物理电学部分的实验器材和电路选择,以期为教师和学生提供一些参考和启发。
一、实验器材的选择1. 万用表万用表是进行电学实验必备的器材之一。
它可以测量电压、电流和电阻,是电路中最基本的测量工具。
在进行电学实验时,学生可以通过使用万用表,直观地获得电路中各个元件的电压、电流和电阻数值,从而更深入地理解电路的工作原理。
2. 直流电源3. 电阻箱电阻箱是一个可以提供不同电阻值的器件,它可以让学生在实验中灵活地改变电路中的电阻值,从而观察电路的变化情况。
通过电阻箱,学生可以更直观地感受到电阻对电路的影响,加深对电阻和电路关系的理解。
4. 导线、电灯泡和开关等基本元件在进行电学实验时,常常需要使用导线、电灯泡和开关等基本元件来构建电路。
这些基本元件在实验中起着至关重要的作用,能够让学生直观地观察电路的工作情况,帮助学生更直观地理解电学知识。
5. 示波器示波器是一种可以直观显示电压随时间变化情况的仪器,它可以用来观察交流电路中电压的正弦波形,帮助学生更深入地理解交流电路的工作原理。
并可用来观察电路中复杂信号的变化情况。
二、电路的选择1. 并联电路和串联电路在进行电学实验时,学生可以通过实验构建并联电路和串联电路,从中观察电流、电压的变化情况,并深入理解并串联电路的不同特性。
并联电路可以让学生更清楚地了解分流规律,串联电路可以让学生更直观地认识电流规律。
2. 电阻的影响3. 电容和电感的实验学生可以通过实验构建带有电容和电感的电路,观察交流电路中电容和电感的影响,加深对电容与电感的特性的理解。
在实验中,学生可以通过示波器观察电压和电流的相位差,从而更直观地了解电容和电感在交流电路中的特性。
电学实验的器材选择和电路设计1、电路结构完整的实验电路包括三个部分:①测量电路,②控制电路(变阻器、开关 ,③电源. 2、思路3、方法(1 、实验仪器的选择根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提,一般遵循以下三原则:①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,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。
②准确性原则: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,并不是精度越高越好。
③操作性原则: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。
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人手:a . 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.b .根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动变阻器. 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.调节,后者可减少误差。
※①在滑动变阻器作限流作用时,为使负载 R 既能得到较宽的电流调节范围,又能使电流变化均匀,选择变阻器时,应使其总电阻, R 大于 R ,一般在 2— 5倍为好。
※②在滑动变阻器作为分压作用时,一般取滑动变阻器的总电阻 R 之间为好。
一、测量电路 ( 内、外接法记忆决调“内”字里面有一个“大”字外接测量电路 ( 内、外接法选择方法有(三① R x 与 R v 、 R A 粗略比较②计算比较法 R x 与 v A R R 比较③当 R v 、 R A 及 R x 末知时,采用实验判断法: 二、供电电路 ( 限流式、调压式以“供电电路”来控制“测量电路” :采用以小控大的原则电路由测量电路和供电电路两部分组成 , 其组合以减小误差 , 调整处理数据两方便一:电阻的测量一:伏安法 R=U/I例 1: 有一电阻 R ,其阻值大约在 40Ω至50 Ω之间,需进一步测定其阻值,现有下列器材:电池组 E ,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 A 1,量程为 0至 50mA,内阻约20Ω;电流表 A 2,量程为 0至 300m A,内阻约4Ω;滑动变阻器 R 1,阻值范围为 0至100Ω,额定电流 1A ;滑动变阻器 R 2,阻值范围为 0至1700Ω,额定电流 0. 3A,开关S及导线若干.实验电路图如图所示,实验中要求多测几组电流、电压值.在实验中应选电流表和滑动变阻器.【分析与解】首先估算电路中可能达到的最大电流值,假设选电流表 A 1,则, I m ≈E /(Rx +RA1≈0.14A 超过了 A 1的量程,假设选电流表 A 2,则I’ m ≈E/(Rx+RA2≈0.18A ,未超出 A 2的量程,故应选电流表 A 2,这一选择遵循了安全性原则.对滑动变阻器的选择。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索引言在高中物理课程中,电学部分是非常重要的内容之一。
学生们要学习电路的基本知识、电阻、电容和电感的原理,以及安培定律、基尔霍夫定律等。
而实验是巩固知识、培养实践能力的重要途径之一。
选择合适的实验器材和电路设计对于学生的学习是非常重要的。
本文将探索高中物理电学部分的实验器材和电路选择,并提出一些建议。
一、实验器材的选择1. 电源:电学实验的基础器材之一,一般包括直流电源和交流电源。
对于初学者来说,建议选择直流电源,因为其电路结构相对简单,易于理解。
直流电源的输出稳定性较好,适合用于实验中。
2. 万用表:万用表是测量电压、电流和电阻的重要工具。
在进行实验时,学生们需要根据实验要求测量电路中的各种参数,因此有一台准确可靠的万用表至关重要。
3. 电阻箱:电阻箱是用来调节电路中电阻值的器材。
在实验中,学生们常常需要改变电路中的电阻值,以观察不同电路条件下的现象。
一台功能齐全的电阻箱是必不可少的。
4. 电流表和电压表:电流表和电压表用于测量电路中的电流和电压。
在实验中,学生们需要对电路中的电流和电压进行测量,以便分析和理解电路的运行状态。
5. 示波器:示波器是观察交流信号波形和快速变化信号的重要工具。
在实验中,学生们有时需要观察电路中的信号波形,以了解信号的变化规律。
二、电路设计的选择1. 串联电路和并联电路:串联电路和并联电路是电学实验中常见的两种电路结构。
学生们需要通过实验理解串联和并联电路的特点和运行原理。
在设计实验时,可以选择不同的电路结构,以便学生们更好地理解和掌握电路知识。
2. 变阻器电路:变阻器电路是一种常见的电路结构,通过调节电阻器的阻值,可以改变电路中的参数,比如电流、电压等。
选择一些涉及变阻器的实验,可以让学生们更加直观地了解电阻器在电路中的作用。
3. 交流电路:交流电路是另一个重要的电路结构,学生们需要理解交流电路中的特点和运行原理。
在设计实验时,可以选择一些涉及交流电路的实验,并且通过示波器等工具观察交流信号波形,让学生们更好地理解交流电路的运行规律。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索在高中物理课程中,电学部分是学生们比较感兴趣的内容之一。
通过实验来验证理论知识,可以帮助学生更深入地理解电学原理。
选用适当的实验器材和电路对于教学至关重要。
本文将探讨高中物理电学部分的实验器材和电路的选择,并提出一些探索性的建议。
对于高中物理电学实验,合适的实验器材是必不可少的。
基本的电路元件是必备的,如电源、导线、开关、电阻、电容、电感等。
还需要各种类型的测量仪器,如电压表、电流表、示波器等。
实验器材的选择应该考虑到其稳定性、精度以及安全性,以保障实验的顺利进行。
在进行实验时,选择适当的电路也是至关重要的。
在高中物理教学中,常见的电路有串联电路、并联电路、简单的RC电路等。
不同的电路可以用来验证不同的电学知识点,如欧姆定律、基尔霍夫定律、电容充放电等。
在选择电路时,应该充分考虑到实验的目的和需要验证的知识点,确保电路的设计符合实验的要求。
针对高中物理电学部分的实验器材和电路选择,我们可以提出以下几点探索性建议:1. 积极引入新型器材随着科学技术的不断进步,越来越多的新型实验器材被开发出来,如数字电压表、示波器、可编程电源等。
这些新型器材具有更高的测量精度、更强的功能扩展性,能够更好地满足实验的需要。
我们可以积极引入这些新型器材,让学生了解和熟悉最新的实验技术,培养其实验设计和数据处理的能力。
2. 设计多样化的电路实验在进行电学实验时,可以设计多样化的电路结构,比如交流电路、非线性电路等。
不局限于传统的直流电路,多样化的电路结构可以帮助学生更全面地理解电学知识,拓展其思维和实验技能。
3. 鼓励学生参与电路设计在进行实验前,可以鼓励学生自行设计电路结构,并进行实验验证。
这样可以提高学生的学习兴趣和参与度,培养其实验设计和问题解决能力。
4. 引入电路模拟软件除了传统的实物电路,也可以引入电路模拟软件,如Multisim、Proteus等。
这些软件可以模拟各种复杂电路结构,并进行实时仿真和分析。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索高中物理课程电学部分,通常涉及到许多关于电学基本概念和电路分析的实验内容。
为了能够深入理解这些知识,学生需要进行实验操作,既能够加深对知识的理解,又能够培养实验操作能力和科学探究精神。
然而,在选择实验器材和电路时,由于实验室条件和经费的限制,学校通常只能选择相对简单、易操作的实验器材和电路。
因此,在进行实验教学安排时,需要权衡实验器材的功能、价格和安全性等因素,以保证教学效果和学生安全。
1. 相关器材的选择(1)安全可靠性:实验器材安全可靠性是首先需要考虑的因素。
学校应根据实验室的安全规定,选择符合标准的安全器材,以确保学生的人身安全。
(2)功能和实用性:选择实验器材还应考虑功能和实用性。
实验器材应具备良好的实验效果,足够简单明了的构造,以便学生能够稳妥、准确地完成实验操作并得出相应的实验数据。
(3)价格和经济性:高中实验器材和电路的选择还要考虑价格和经济性。
由于高中学生的实验操作空间有限,实验器材的价格不必过高,因此可以选择一些低廉但质量不错的实验器材。
(4)维护和管理:实验器材的维护和管理也是学校选择实验器材时需要考虑的因素。
实验器材应该方便管理、检修和固定,并应妥善储存,合理利用和管理实验资源。
(1)电路的简易性:高中电学实验通常选择比较简单的电路进行,以便学生能够理解和掌握电路的基本特性和运作原理。
(2)电路的可靠性:在实验电路中,要考虑电路的可靠性和稳定性。
在电路的设计中应避免使用过于复杂和不稳定的元件,避免对精度和测量误差产生影响。
(3)电路的可扩展性:实验电路的设计应该考虑到可扩展性。
这就是说,应根据实验的要求,对电路进行改变和扩展,以更好地适应实验的范围和要求。
(4)电路的经济性:高中实验电路的经济性和实用范围应该是重要的考虑因素。
在电路的设计中应该充分考虑其实用性和稳定性,同时保证其价格不过高。
总之,高中物理电学部分的实验器材和电路选择需要兼顾实验的效果、学生的安全、经费限制等多方面因素。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索电学部分是高中物理的重要内容,通过实验可以帮助学生更好地理解电学原理和掌握实验操作技能。
下面将介绍一些常用的实验器材和电路选择,供高中物理教师和学生参考。
1. 电池和导线:这是进行电路实验的基本器材,通常选择1.5V的干电池作为电源,导线用于连接各个电器元件。
2. 电阻:电阻是电路中起调节电流的作用,可以通过调整电阻的值来改变电流的大小。
常用的电阻器有固定电阻器和可变电阻器,可以通过串联或并联的方式来调节电阻的大小。
3. 开关:开关常用于控制电路的通断状态。
可以选择单刀双掷开关,通过切换开关的位置来改变电路的走向或连接状态。
4. 安全电源:在进行电路实验时,应优先考虑学生的安全。
选择具有过载保护和短路保护功能的安全电源,保证实验过程中没有电流过大或短路的风险。
5. 电流表和电压表:电流表和电压表用于测量电路中的电流和电压。
可以选择多功能数字电表,通过选择不同的测量档位来进行准确的测量。
6. 电灯泡和电子元件:电灯泡是常用的负载元件,通过观察电灯泡的亮度来判断电流的大小。
还可以选择其他电子元件如二极管、电容器和电感等,进行电路实验和探究。
针对以上实验器材的选择,可以使用以下几个电路来进行探索:1. 并联电路和串联电路:通过选择不同的电阻器并使用导线连接,可以组建并联电路和串联电路,并测量电流和电压的变化。
通过比较两者的差异,学生可以深入理解并联电路和串联电路的特性。
2. 布线电路:根据给定的要求和条件,设计并搭建一个布线电路。
通过探究不同布线方式对电路亮度的影响,学生可以了解并体验并联和串联的应用。
3. 变阻器电路:使用可变电阻器和其他电阻器搭建一个调光电路,通过旋转变阻器来改变电流的大小,进而控制灯光的亮度。
4. 半导体二极管的特性实验:通过搭建半导体二极管的特性实验电路,学生可以观察到二极管的整流现象和火花现象,并了解二极管的正向和反向特性。
通过选择合适的实验器材和搭建不同的电路,可以帮助高中生更好地掌握电学知识,培养实验操作能力和科学探究精神。
高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索导言物理是一门基础学科,而电学部分更是物理学中非常重要的一部分。
在高中阶段,学生学习物理电学部分不仅需要理论知识的学习,更需要实践中的实验操作和电路搭建的经验积累。
选取合适的实验器材和电路搭建对于高中物理教学至关重要。
在这篇文章中,我们将探索一些高中物理电学部分的实验器材和电路选择,希望能为高中物理教学提供一些参考。
实验器材的选择1. 电源:在进行电学实验时,电源是必不可少的器材。
在实验室中,通常会选择直流电源和交流电源,直流电源能够提供稳定的电流和电压,适用于大部分电学实验。
而交流电源则适用于一些特殊的实验,比如交流电路的研究和变压器的实验等。
2. 电流表和电压表:电流表和电压表是测量电路中电流和电压的重要仪器。
在进行电学实验时,需要时刻监测电路中的电流和电压,以确保实验的准确性和安全性。
3. 电阻箱:电阻箱是用来调节电路中电阻大小的器材,能够帮助学生深入理解电阻对电路的影响。
在电阻实验中,电阻箱是不可或缺的实验器材。
4. 万用表:万用表是电气量测量中非常实用的仪器,可以测量电阻、电流、电压等多种电气量。
在进行电学实验时,万用表的使用频率非常高。
5. 实验台:实验台是进行物理实验的基本设备,为学生提供了一个安全、稳定的操作平台。
电路的选择在进行电学实验时,合适的电路选择对于实验的顺利进行和学生的实践操作至关重要。
1. 并联电路和串联电路:并联电路和串联电路是最基本的电路类型,在进行电学实验时,学生需要通过实验验证并理解它们的特性和原理。
2. 三极管放大电路:三极管放大电路是高中电学实验中一个非常重要的实验内容,通过搭建三极管放大电路,学生可以深入理解三极管的工作原理和放大特性。
3. 变压器实验:变压器实验是学习交流电路的一个重要内容,在实验中,学生可以通过搭建变压器实验电路,了解变压器的工作原理和性能。
4. 电容器充放电实验:电容器充放电实验是学生了解电容器特性的重要实验内容,通过搭建电容器充放电电路,学生可以观察电容器的充电和放电过程,加深对电容器特性的理解。
小专题 电学实验中的器材选择和电路设计一、电路设计 1.测量电路的选择(1)伏安法测电阻⎩⎪⎨⎪⎧R x较小或R x≪R V或R x< R A R V ⇒电流表外接R x较大或R x≫R A或R x> R A R V⇒电流表内接2.控制电路的选择——滑动变阻器的限流接法和分压接法限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R 上电压调节范围 RER +R 0≤U ≤E 0≤U ≤E 电压能从零开始连续变化 分压接法调节范围大 负载R 上电流调节范围 E R +R 0≤I ≤E R 0≤I ≤ER分压接法调节范围大 闭合S 前触头位置 b 端 a 端都是为了保护电路元件(1)负载电阻的阻值R x 远大于滑动变阻器总电阻R ,需用分压式电路.(2)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,需用分压式电路.(3)负载电阻的阻值R x 小于滑动变阻器的总电阻R 或相差不多,并且电压、电流表示数变化不要求从零起调,可采用限流式.(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法消耗的总功率较小.提示:一般情况下,若采用“分压式”接法,则选总阻值较小的滑动变阻器;若采用“限流式”接法,则选用与测量电阻阻值相当的滑动变阻器.二.实验器材的选择 (1)安全——不超电表的量程由电路中的欧姆定律或全电路欧姆定律来估算通过测量电路(待测电阻)或控制电路中的电流或电压的最大值;必须满足通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流.(2)精确——实验时电表指针在满偏度的13以上(被选中的电流、电压表量程的13以上)选择电表时,保证电流和电压均不超过其量程.使指针有较大偏转(一般取满偏度的13以上);使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近.(3)便于操作选滑动变阻器时,在满足其他要求的前提下,可选阻值较小的.(4)实验的实际要求.三、实例分析(2013·天津·9(3))要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作.乙选用的器材有:电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);电键一个、导线若干.①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号).③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示.如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是________W.图1解析 ①测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求能较大范围地测量数据,所以控制电路部分应用分压式接法,滑动变阻器应用最大阻值较小和额定电流较大的A.②因为小灯泡两端的电压由零逐渐增加到3 V ,故滑动变阻器应采用分压式接法.灯泡的电阻R =U 2P=15 Ω,额定电流I =PU =0.2 A ,由R =15 Ω<R A R V =15 000 Ω,依据公式法“大内小外”的原则,可知电流表应采用外接法,故选B.③在灯泡的I -U 图上作出电源的I -U 图线,交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流,此时P 灯=IU =0.1×1 W =0.1 W.答案 ①A ②B ③0.11.[实验原理与电路设计]在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,除有一标有“6 V 1.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有:A .直流电源6 V(内阻不计)B .直流电流表0~3 A(内阻0.1 Ω以下)C .直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω)D .直流电压表0~10 V(内阻约为15 kΩ)E .滑动变阻器10 Ω,2 AF .滑动变阻器1 kΩ,0.5 A实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.(1)实验中电流表应选用________,滑动变阻器应选用________(均用序号表示). (2)在虚线框内画出实验电路图.(3)试将图2所示器材连成实验电路.图2答案 (1)C E (2)实验电路图如图所示(3)实物图连线如图所示解析 (1)I 额=1.56 A =250 mA ,故电流表应选C.因要求小电珠两端的电压从零开始变化,滑动变阻器用分压式接法,应选较小阻值的E.电学实验电路设计的思路与方法1.首先应明确题目的要求,看清题目要求测定什么物理量,验证、探究什么物理规律,或要求设计达到何种标准的电路等.其设计原则是:安全、方便、经济.2.在测量电路中,一般有电流表内接和外接两种方法,对于给定电表内阻的情况,应先比较R0与待测电阻R x的关系,其中R0=R A R V,若R x>R0,则设计为电流表内接法;若R x<R0,则设计为电流表外接法;若电表量程不合适,往往还要用定值电阻对电表进行改装.3.控制电路分滑动变阻器的分压式和限流式两种接法,两种接法的选择方法如下:(1)采用限流式接法时不能控制电流(或电压)满足实验要求,即滑动变阻器阻值调到最大,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或额定电压),则必须选用分压式接法.(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压式接法.(3)若实验中要求测量电路中电压从零开始变化,则必须采用分压式接法.(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低.(2013·天津高考)要测绘一个标有“3 V、0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作.已选用的器材有:电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);开关一个、导线若干.(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图______(填字母代号).(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图实81所示,如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是________W.(4)如图所示,将两个这样的小灯泡并联后再与阻值为5 Ω的定值电阻R 0串联,接在电压恒定为4 V 的电路上,每个小灯泡的实际功率为________W.【解析】 (1)根据小灯泡标示的额定值可以计算出小灯泡的额定电流I =P U =0.63 A =0.2 A ,两个滑动变阻器在此电流下都能保证安全,根据测绘小灯泡的伏安特性曲线的要求,小灯泡两端的电压需要从零开始调节,故调节电路中滑动变阻器应采用分压接法.为方便调节应选用最大阻值小的滑动变阻器,故选A ;(2)额定电压下小灯泡的阻值R =U I =30.2 Ω=15 Ω,远小于电压表内阻,故电流表应该采用外接法,所以电路应采用分压外接法,故选B.(3)在小灯泡的伏安特性曲线图上作出电源的伏安特性曲线(如图),由两曲线的交点的电流I =0.10 A ,电压U =1.0 V ,得小灯泡消耗的功率P =IU =0.10×1.0 W =0.1 W.(4)设小灯泡两端的电压为U,电流为I,根据闭合电路欧姆定律得:U0=U+2IR0,所以U=-2R0I+U0,代入数据得U=-10I+4,在小灯泡的伏安特性曲线同一坐标系上画出该直线,其交点(U,I)即为小灯泡的实际电压、电流值,可得小灯泡消耗的实际功率P=UI=0.3 W.(II)现有一块灵敏电流计A1,量程为200μA,内阻约为1kΩ,要精确测出其内阻R g,提供的器材有:电流表A2(量程为1mA,内阻r=50Ω);滑动变阻器R(阻值范围为0~30Ω);定值电阻R1(阻值R1=100Ω);定值电阻R2(阻值R2=3kΩ)电源E(电动势约为4.5V,内阻很小);单刀单掷开关S一个,导线若干。(1)请利用上述所有器材,设计出合理的、便于多次测量的实验电路图,并保证各电表的示数超过其量程的12,将电路图画在题中的虚线框中。(2)在所测量的数据中选一组,用测量量和已知量来计算A1表的内阻,表达式为Rg= ▲ ,表达式中各符号表示的意义是▲ 。
(Ⅱ)(1)如下图所示;(2)R g=I2(R1+r)I1; I1表示电流表A1的示数,表示电流表A2的示数;【解析】本题主要考察伏安法测电阻、测量电路与控制电路的选择;电路图如下所示,待测电流计A1的电阻远远大于滑动变阻器R的阻值,要想精确测量其电阻即测量多组数据,必须选用分压式接法;电流表A2与定值电阻R1串联改装成新的电压表,考虑到A1能承受的电压较小,故此时不选用R2;定值电阻R2可以作为保护电阻,避免A1和新电压表电压过大而烧毁;由欧姆定律可知,R g=I2(R1+r)I1;其中I1表示电流表A1的示数,表示电流表A2的示数;Ⅱ.(11分)有一电压表V1,其量程为3V,内阻约为3000Ω,要准确测量该电压表的内阻,提供的实验器材有:▲电源E :电动势约15V ,内阻不计;电流表A 1:量程100mA ,内阻r 1=20Ω ; 电压表V 2:量程2V ,内阻r 2=2000Ω ; 定值电阻R 1:阻值20Ω; 定值电阻R 2:阻值3Ω;滑动变阻器R 0:最大阻值10Ω,额定电流1A ; 电键一个,导线若干。
(1)实验中应选用的电表是 ; 定值电阻应选用 。
(2)请你设计一个测量电压表V 1的实验电路图,画在虚线框内 (3)说明实验所要测量的物理量: (4)写出电压表V 1内阻的计算表达式R V 1= 。
Ⅱ.(11分) (1)V 2 ;R 1 (各2分)(2)电路图如图所示。
(3分)(3)电压表V 1的示数U 1 ,电压表V 2的示数U 2 (各1分)(4)U 1U 2 r 2 (2分)(2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R x 的阻值.(1)现有电源(4 V ,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表: A .电流表(0~3 A ,内阻约0.025 Ω) B .电流表(0~0.6 A ,内阻约0.125 Ω) C .电压表(0~3 V ,内阻约3 kΩ) D .电压表(0~15 V ,内阻约15 kΩ)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用________,电压表应选用________(选填器材前的字母);实验电路应采用图25中的________(选填“甲”或“乙”).图25(2)图26是测量R x 的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线.(3)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P 从一端滑向另一端,随滑片P 移动距离x 的增加,被测电阻R x 两端的电压U 也随之增加,下列反映U -x 关系的示意图中正确的是________.解析 (1)电源电动势E =4 V ,被测电阻R x ≈5 Ω,则I max =E R x =45 A =0.8 A ,电流表若选A ,读数时误差较大,因此电流表应选B ;考虑电压表测量电压时的指针转动范围,电压表应选C.由于R A R V >R x ,故电流表应选择外接法. (3)x 增加,U 随之增加,说明变阻器接入电路的电阻R 随x 的增加而减小.设变阻器的总阻值为R 0,滑片P 从一端滑向另一端移动的距离为L .忽略电压表、电流表的内阻对电路的影响,则被测电阻R x 两端电压U =R xR x +R 0LL -xE =R x ER x +R 0-R 0L ·x,由这一关系式分析可知,选项A 正确.答案 (1)B C 甲 (2)如图所示(3)5.2(4)B D(5)A5.[器材的选择、设计电路图]在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:图28待测金属丝:R x(阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A);电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ);电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω);A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω);电源:E1(电动势3 V,内阻不计);E2(电动势12 V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω);螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图28所示,读数为________mm.(2)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.答案(1)1.773(1.771~1.775均正确)(2)A1E1电路原理图见解析图解析(1)螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm,可动刻度读数为0.273 mm,二者相加就是测量值,1.5 mm+0.273mm=1.773 mm.(2)待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差,应选量程为0.6A的电流表A1;待测电阻丝的电阻约为4 Ω,额定电流约为0.5 A,故由欧姆定律得额定电压约为2 V,所以电源应选E1.由于待测电阻丝的电阻较小,故电流表应选外接法.电路原理图如图所示.6.[电阻的测量]某中学探究小组在尝试用不同的方法测量电阻的实验,其中一个成员用以下器材测量待测电阻R x 的阻值.图29A.待测电阻R x:阻值约为100 ΩB.电源E:电动势约为6.0 V、内阻忽略不计;C.电流表1:量程50 mA、内阻r1=20 Ω;D.电流表2:量程300 mA、内阻r2约为4 ΩE.定值电阻R0:阻值为20 Ω;F.滑动变阻器R:最大阻值为10 ΩG.单刀单掷开关S、导线若干.他测量电阻R x所用的电路图如图29所示.(1)电路图中的电流表A 1应该选择电流表________(填“1”或“2”),开关S 闭合前,滑动变阻器R 的滑片应该移到________端(填“A ”、“B ”或“无要求”).(2)若某次测量中电流表A 1的示数为I 1,电流表A 2的示数为I 2,则由已知量和测得量表示R x 的表达式为R x =________.答案 (1)1 A (2)I 2-I 1I 1R 0-r 1解析 (1)如果电流表A 1选择电流表1,那么就可以计算出待测电阻R x 两端的电压,即U =(I 2-I 1)R 0-I 1r 1,从而得出R x 的阻值,选择电流表2达不到实验目的,则电流表A 1应选择电流表1;滑动变阻器R 的滑片应移到A 端,这样做可以保证开关S 闭合后电路的安全.(2)根据欧姆定律可知,待测电阻R x =UI,由电路特点可得U =(I 2-I 1)R 0-I 1r 1,I =I 1,代入公式可得R x 的表达式为R x =I 2-I 1I 1R 0-r 1.6、某电压表的内阻在20k Ω~50k Ω之间,现要测量其内阻实验器提供下列可供选用的器材: 待测电压表V(量程3V)电流表A uA 1200()量程 电流表A mA 25()量程 电流表A A 306(.)量程 滑动变阻器R(最大阻值1k Ω) 电源ε(电动势4V) 电键K (1)所提供的电流表中应选用____________(填写字母代号)(2)为了尽量减小误差,要求多次测量几组数据,试在方框中画出符合要求的实验电路(其中电源、电键及其连线已画出)答案: (1)A 1 (2)如图仪器选择的基本思路 (1)优先考虑安全因素各电表的实际读数不能超过其量程,电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压). (2)考虑读数误差因素一般要求各电表的实际读数不小于其量程的13,以减小读数误差.(3)仪器选择的一般步骤 ①首先选择唯一性的器材;②粗画电路图(暂不接电流表和电压表);③估算回路中电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定实验电路和实验器材.3.(2015·四川高考)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x。