电学设计实验的规律总结

1、用于改装电表或扩大已有电表的量程
常见情况：①、将电流表改装为电压表；②、扩大电流表量程；③、扩大电压表量程。
例1、为了测定一节干电池的电动势和内阻，在实验中备有下列器材：
干电池（电动势约为1 .5V，内阻小于1Ω)；
电流表G（满偏电流1 . 5 mA，内阻RG=20Ω)；
电流表A ( 0—0.6A，内阻0.1Ω)；
1、欧姆表直接刚量法：此方法简单，只能粗测，为精测提供依据。
2、伏安法：
3、替代法：此法简捷、精确度高，没有系统误差，但要完成实验必须有电阻箱．
①、用电流表作为计表仪器：
②、用电压表作为计表仪器：
注：计表仪器可能不读出刻度值。
4、比值法
原理为：
例题：右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值（约500Ω）。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如下：
如被测电阻 与临界电阻接近则内外均可。
把以上内容记成口诀：“大内大、小外小”。
2、试触法
在 、 、 均未知的情况下，可采用试触法，如图，将电键分别接触a、b两点，电流表和电压表计数分别为： 、 、 、 。
当 ＞ 时，选用内接法； ＜ ，选用外接法。
（二）供电电路的的选择：
分压器：结构简单，节能……限流器：电压调节范围大……
电流表A1（0—0.6A）电流表A2(0—3A)
滑动变阻器R1(0—20Ω，10A)滑动变阻器R2(0—100Ω，0.5A)
阻值为1Ω的标准定值电阻R0开关1只，导线若干．
已知待测电源为电动势约2V，内阻约0 .1Ω的蓄电池，为了使测量出的电动势和内阻都尽可能准确，实验时：
电压表应选_________，电流表应选_________，滑动变阻器应选_____________。
A、画出实验的电路图；
B、不计电压表内阻的影响，用U1、U2、和R0表示Rx的公式为Rx＝________。
C、考虑电压表内阻的影响，用U1、U2、R0、V1的内阻r1、V2的内阻r2表示Rx的公式为Rx＝____________________。
5、半偏法：
①、半偏法测电流表内阻：
电路图：
步骤：
误差分析：
（一）、测量电路的选择
电流表接入的方式有两种，即外接法和内接法，无论采用哪种接法，由于电表内阻的影响都会存在系统误差。为了减少误差，常常采用下列方法进行选择电路：
1、临界值计算法：取临界电阻 ，与之比较：
如被测电阻 比临界电阻大则内接法，测量值为 ，测量值偏大；
如被测电阻 比临界电阻小则则外接法，测量值为 ，测量值偏小；
选择方法可能从下面几个方面综合考虑：
（1）、若负载阻值远大于滑动变阻器的最大值，分压式；若负载阻值与滑动变阻器的最大值相差不多，则分压、限流均可。
（2）、若要求负载上的电压或者电流从零开始连续调节，则必须用分压电路。
（3）两种均可的情况下，若要求电源消耗功率小，则必须用限流式电路。
三、设计电路的三条原则
A、10Ω2.5 WB、50Ω、1.0W
C、150Ω、1.0 WD、1500Ω、5.OW
本实验应选用______________，其作用是_______________。
3、用来增大待测量，减少实验误差
例3、在“测电源电动势和内阻”的实验中，实验室提供了下列器材：
电压表Vl(0—3V)电压表V2(0—15V)
请画出本实验的电路图，并简要说明你的理由．
4、已知电流的定值电阻可当作电压表使用
例4、现欲测测量某一电流表A的内阻r1，给定器材有：
A、待测电流表A（量程300μA，内阻r1约为100Ω)
B、电压表V（量程3V，内阻r2=1 kΩ)
C、电源E（电动势4V，内阻忽略不计）
D、定值电阻R=10Ω
E、滑动变阻器R2（阻值范围0～20Ω，允许通过的最大电流0.5A )
1、安全性；
2、精确性；
3、方便性；
四、四个基本实验
1、测定金属丝的电阻率；
2、描绘电灯泡的伏安特性曲线
3、测定电源的电动势和内阻（伏安法、电流表或者电压表与电阻箱结合……）
4、练习使用多用电表
①、测电压；②、测电流；
③、测电阻：红正黑负、中值附近、大小小大、换档调零……
④、测二极管的正反向电阻。
五、定值电阻的五种应用
仪器选择：
②、半偏法测量电压表内阻
电路图：
步骤：
误差分析：
仪器选择：
6、惠斯通电桥法
此法较精确，中学较少用。
电路图：
原理：（电桥平衡）。 。
提醒：十堰市一中2010级培优班物理辅导
第二讲：电学设计实验总结
高二物理组：李秀学
2011、10、27
一、一个中心
物理电学实验考查形式多样，题型变化多端，但几乎所有题型都围绕一个核心，即测电阻，如测定值电阻的电阻、电源的内阻、表头的内阻等。
二、两个基本点
在各种实验考查中，解决问题的最终落点多在于测量电路的选择和供电电路的选择上。
①、调节电阻箱，使它的阻R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。
②、合上开关s
③、将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都有明显偏转。
④、记下两个电压表V1和V2的读数U1和U2
⑤、多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下V1和V2的多组读数U1和U2。
⑥、求Rx的平均值。
回答下列问题：
B、电流表量程1.2 mA，内阻约500Ω
C、直流电源E约2.4V，内阻不计
D、定值电阻3个：R1=40000Ω, R2=10000Ω；R3= 15 000Ω
开关及导线若干．
要求测量时两电表指针偏转均超过量程的一半．试从3个固定电阻中选用一个与其他器材一起组成测量电路，画出原理图。
六、测电阻的六种方法
滑动变阻器R1(0—20Ω，10A)；
滑动变阻器R2( 0—100Ω，1A )；
定值电阻R3=980n，开关，导线若干。
请你画出利用本题所提供的器材而设计的实验电路图（实验数据要求尽量准确）.
2、用于保护电路
例2、现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35一55Ω范围内，允许通过的最大电流为50 mA。为测定该电池的电动势和内阻，某同学利用如图所示的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以忽略；R为电阻箱，阻值范围为0—9999Ω；R0是定值电阻，实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：
F、开关S一个，导线若干．
要求测量时两块电表指针的偏转均超过量程的一半．
①、画出测量电路原理图；
②、电路接通后，测得电压表读数为U，电流表读数为I，电流表内阻rl=_________。
5、已知电压的定值电阻可当作电流表使用
例5、测量一电压表的内阻，给定的器材有：
A、待测电压表（量程2V，内阻约4 kΩ)