高考专题讲座电学仪器的选择和连线

滑动变阻器的选择原则
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， 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。 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10Ω 10Ω， 确值，已知此电阻值为10Ω，额 定功率为0.1 电源电压为3V 0.1W 3V， 定功率为0.1W，电源电压为3V， 内阻不计， 内阻不计，可供选择的滑动变阻 器有R =15Ω， =5Ω， 器有R1=15Ω，R2=5Ω，则应选 用的变阻器是： 用的变阻器是：
高考专题讲座
电学仪器的选择和连线 甘肃省临洮县第二中学 李国林
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 的合理设计与选取， 路的合理选取， 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。 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： 和前提，一般遵循以电流表、电压表的量程，搞 、选择电流表、电压表的量程， 清电流表应“内接”还是外接， 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” 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， 、依据实验原理、参照实物的位置， 画出实验电路， 画出实验电路，并在电路上标出电源的 负极，电压表、电流表的正、 正、负极，电压表、电流表的正、负和 量程。 量程。
②若供选择的滑动变阻器的阻值均 小于待测电阻的阻值， 小于待测电阻的阻值，应采用分压 且要选阻值最小的变阻器， 式，且要选阻值最小的变阻器，因 为采用分压式时，Rx比 越大， 为采用分压式时，Rx比R越大，不 仅电压变化范围大， 仅电压变化范围大，而且其变化越 接近线性变化。 接近线性变化。
③若供选择的滑动变阻器的阻值既 有大于R 的也有小于R 有大于Rx的也有小于Rx的，则要比 的值来确定。 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， 用限流式，也可采用分压式时，应 采用限流式接法， 采用限流式接法，因为限流式接法 容易，且总功耗较小。 容易，且总功耗较小。
选取滑动变阻器
• 用阻值为 用阻值为50Ω的变阻器 1，可控制电 的变阻器R 的变阻器 路中电流最小为I=E/（R+Rx） 路中电流最小为 （ ） =0.1A，足以满足实验要求，故可选 ，足以满足实验要求， 变阻器R 若选R 变阻器 1。若选 2，实验中能利用的 电阻仅在50Ω下，此时 2仅在变阻器 电阻仅在 下 此时R 一端1/10的范围内调节，很不方便， 的范围内调节， 一端 的范围内调节 很不方便， 故不选R 故不选 2。
分析与解答
由题给器材可知，主要是选择滑动变阻 由题给器材可知， 由于电流表量程较小， 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 I ，若选100Ω 的变阻器， 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， 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 根据适用条件，只能选用 的滑动变阻 器。
滑动变阻器的连接方法及选择
一、限流式： 限流式：
p
R RL
当P位于左端时 位于左端时 E r 电路中电流最小 此时灯泡两端电 E
I=
R + r+ RL
压为
RL U R + RL
当滑动端P 当滑动端P位于右端时电路 中电流最大
E I= RL + r
此时灯泡
两端电压为U 两端电压为U
二、分压式： 分压式：
RL
当P位于左端 R 时灯泡被短路， 时灯泡被短路， 两端电压为0 两端电压为0 ； 当P位于右端时灯泡与变 阻器并联两端电压为U 阻器并联两端电压为U。
p
E r
由以上比较可知一般地 10Rx时 用限流式； 当R＞10Rx时，用限流式； Rx/2时 用分压式； 当R＜Rx/2时，用分压式； Rx/2＜ 10Rx时 当Rx/2＜R＜10Rx时，用 限流式或分压式均可。 限流式或分压式均可。
仪器的选择原则
4、可行性原则：选用的 可行性原则： 仪器要符合实验要求和客观 条件，使实验切实可行。 条件，使实验切实可行。
器材选择的一般步骤是
先选出实验提供的唯一性器材； 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； 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， 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， 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； 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。 动变阻器。
（1）为使实验有较高的精确 电源应选____ ____， 度，电源应选____，电压表应选 ____，电流表应选____ ____， ____，电流表应选____，滑动变 阻器应选_____。 阻器应选_____。 _____ 画出实验电路图。 （2）画出实验电路图。 将实物连成测量电路。 （3）将实物连成测量电路。
1、安全性原则：保证 安全性原则： 实验过程中不损坏仪器
仪器的选择原则
2、准确性原则：选择精度合 准确性原则：
适的测量工具， 适的测量工具，但应注意精度够 用即可，并非精度越高越好。 用即可，并非精度越高越好。 方便性原则： 3、方便性原则：所选仪器要 便于操作、调节和观察。 便于操作、调节和观察。
电路实物图的连接
3、按原理图将实物连接，连线时一 、按原理图将实物连接， 般从电源正极出发， 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。 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。 电路的相应位置。
电路实物图的连接
4、连好电路后再检查一遍。特别注 、连好电路后再检查一遍。 意检查导线的连接点是否接在接线柱上， 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， 电表量程、正负极性是否恰当，电流表 外接是否正确， 内、外接是否正确，滑动变阻器的连接 方式有无错误等。 方式有无错误等。
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0~1 0~1V 在测量过程中，其电压只能在0~1V 范围内变化， 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1.2V~3V 如选R 1.2 电压可调范围为 2 V~3 V，都无法调 节到所需电压，因此， 节到所需电压，因此，只能采用分压 由分压式的适用条件知应选R 式，由分压式的适用条件知应选R2。
电源的选择
对某些提供的电源， 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 压表、电流表的量程、 的阻值、 的阻值、待测元件上的额定电压和 电流等联系起来， 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。 实验的测量提供合适的电流或电压。
[例题] 用伏安法测定一个电阻，阻值约为 例题] 用伏安法测定一个电阻， 10Ω，额定功率为2W 可供选择的仪器设备有： 2W， 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 电源两种： E1：干电池一节，电动势1.5V E2：蓄电池组，电动势6V 6V； E2：蓄电池组，电动势6V； 直流电压表两只：V1：量程0~5V 内阻10KΩ 0~5V， 10KΩ； 直流电压表两只：V1：量程0~5V，内阻10KΩ； V2：量程0~15V 内阻30KΩ 0~15V， 30KΩ； 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; 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; 0~3A， A2：量程0~3A，内阻0.1Ω; 滑动变阻器两只: R1：50Ω， 滑动变阻器两只: R1：50Ω，2A; R2：500Ω， R2：500Ω，0.5A 电键、导线等。 电键、导线等。
•小电珠的电阻 RL = V P = 12Ω 小电珠的电阻 比较来看， 从RL与R1、R2比较来看，选R1 采用分压式，选R2采用限流式都 采用分压式， 不算错，但题目有明确要求： 不算错，但题目有明确要求： 电压从0开始连续可调” “电压从0开始连续可调”，则 必须采用分压式，此时应满足R 必须采用分压式，此时应满足R Rx所以只能选 所以只能选R ＜Rx所以只能选R1
滑动变阻器的选择原则
1、题中有明确要求， 、题中有明确要求， 则以“要求”为基础， 则以“要求”为基础，先 确定变阻器的连线方式， 确定变阻器的连线方式， 再选择变阻器的规格。 再选择变阻器的规格。
为了测定一个“6V、3W” 例1 为了测定一个“6V、3W 的 小电珠在不同电压下的功率， 小电珠在不同电压下的功率，现有 滑动变阻器R =10Ω， =20Ω。 滑动变阻器R1=10Ω，R2=20Ω。 测量时要求电珠两端电压从0 测量时要求电珠两端电压从0开始 连续可调， 连续可调，则应选用的滑动变阻 器为： 器为：
分析与解答
估算待测电阻上电流和电 压的最大值: 压的最大值: 因待测电阻约10Ω 10Ω， 因待测电阻约10Ω，额定 功率2W 2W， 功率2W，允许通过的最大电流 0.4~0.5A， 约0.4~0.5A，两端最大电压约 4~5V。 4~5V。
选取电源
若用干电池，其电动势太低， 若用干电池，其电动势太低，在电路中 E/Rx=0.15A， 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， 1.5V以下 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， 量程最小的电压表和电流表，其偏角仍 较小，故不宜选用。 较小，故不宜选用。蓄电池组电动势为 6V，通过变阻器调节， 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 4~5V， 端的电压约为4~5V，电流约为0.4~0.5 故选蓄电池组作电源。 A，故选蓄电池组作电源。