电学实验的基础知识

电学实验的基础知识

一、测量电路与控制电路的选择与设计

1．测量电路

(1)电流表的接法和外接法的比较

接法外接法电路图

误差原因电流表分压

U测＝Ux＋U A 电压表分流I测＝Ix＋I V

与真实值比较测量值大于真实值测量值小于真实值

适用条件R A<>R X

适用于大阻值电阻小阻值电阻

(2)两种电路的选择

①临界值计算法:

R X2

R X2>RvR A时，用电流表接法。

②实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电

流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表接法。

2．控制电路

(1)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法

方式

内容

限流式接法 分压式接法 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 RE R ＋R ab

≤U ≤E 0≤U ≤E 分压电路调节范围

大

(2)必须选用分压式的“3种情况”

①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，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总电阻大得多，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不明显，此时，应改用分压式接法。

③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法。

二、练习

1.[测量电路的选择]在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R X约为200Ω，电压表的阻约为2kΩ，电流表的阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图1(a)或(b)所示，结果由公式R=U/I计算得出，式中U与1分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则

(填Rx1或Rx2)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。

2．[控制电路的选择]有一个电阻Rx，其阻值大约是10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值。可供选择的电路如图5。可供选择的器材是：

A．电动势4.5 V、阻不计的电源E

B．量程为15 V、阻10 kΩ的电压表V1

C．量程为3 V、阻6 kΩ的电压表V2

D．量程为300 mA、阻4 Ω的电流表A1

E．量程为5 A、阻2 Ω的电流表A2

F．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1

G．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2

H．开关和若干根导线。

则选用的电路是_______(填甲或乙)，选用的器材是_____(填器材的字母代号)。3．[实验电路的设计]为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 Ω)，有以下一些器材可供选择。

电流表A1(量程0～50 mA，阻约10 Ω)；

电流表A2(量程0～3 A，阻约0.12 Ω)；

电压表V1(量程0～3 V，阻很大)；

电压表V2(量程0～15 V，阻很大)；

电源E(电动势约为3 V，阻约为0.2 Ω)；

定值电阻R(20 Ω，允许最大电流1.0 A)；

滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)；

滑动变阻器R2(0～1 kΩ，允许最大电流0.5 A)；

单刀单掷开关S一个，导线若干。

(1)电流表应选_____，电压表应选_____，滑动变阻器应选_____。(填字母代号)

(2)请在下面的虚线框画出测量电阻Rx的实验电路图。(要求所测量围尽可能大)

(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________。

4. (2015·理综，19)如图6所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表阻的；R2的阻值等于电流表阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )

A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A

B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A

C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A

D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A

5．某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。

实验室提供的器材有：

A．电流表A1(量程为15 mA，阻RA1约为10 Ω)

B．电流表A2(量程为2 mA，阻RA2＝20 Ω)

C．定值电阻R1＝10 Ω

D．定值电阻R2＝1 980 Ω

E．滑动变阻器R(0～20 Ω)一个

F．电压表V(量程为15 V，阻RV约为3 kΩ)

G．蓄电池E(电动势为4 V，阻很小)

H．开关S一个

(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有__________(填写器材前的字母编号)。

(2)画出实验电路图。

(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝__________，说明式中题目未给出的各物理量的意义：______________________________________________。

6．(2016·单科，12)某同学改装和校准电压表的电路图如图8所示，图中虚线框是电压表的改装电路。