高中物理专练-电学实验器材及电路的选择

电学实验器材及电路的选择
电路实验，不仅涉及测量电路的合理设计或选取、涉及控制电路的合理选取、涉及实际电路的连接以
及电路初态的设置问题，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。

一、实验器材的选择：
1．对实验器材和装置的选择，应遵循以下几条主要原则：
①安全性原则：即实验过程中，不产生由于器材或装置选择不当而使仪器发生损坏等不良后果。

在电
学实验中，主要表现为电流表，电压表使用中，正、负接线柱不能接反；各电表的读数不能超过其量程，
电阻类元件的电流不能超过其最大允许电流等；电源的最大输出电流不超过其额定电流等。

②精确性原则：要求实验误差尽量小，精度尽量高。

即要求实验能尽量减小系统误差和偶然误差。

在
电学实验中，应选择适当的实验电路，选择电流表、电压表、欧姆表的适当量程进行测量。

电压表、电流表的指针应指到满偏刻度的三分之一以上。

欧姆表读数时应使指针指到中值电阻附近（可更换不同的倍率档调整），注意每次改变倍率档时要欧姆调零。

③方便性原则：在保证实验能够顺利进行的条件下，使实验操作方便易行。

在电学实验中，主要表现
在滑动变阻器规格的选择、分压式电路与限流式电路的选择等。

在分压接法中，一般选择电阻较小而额定
电流较大的；在限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近。

④可行性原则：注重实际，满足实验要求；并且是电路元件少，耗能少。

2、几种仪器的选择
①电源的选择
（1）一般根据实验要求来选择。

如“电磁打点计时器”选用交流4-6V电源，“电火花计时器”则用220V交流电源；“测量电源电动势和内电阻”则用一节旧一些的干电池等等。

（2）根据用电器的额定电压来选择。

②、电流表和电压表的选择
（1）根据电源的参数来选择；
（2）根据电路中的最大电流（或者电压）来选择；
（3）根据用电器的额定电流（或者电压）来选择。

③、滑动变阻器的选择
（1）用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；而额定电流大的。

（2）用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。

3、对器材的选择的一般步骤
①选出唯一性器材；②草画电路图（暂不接入电流表、电压表）；③估算电路中电流和电压可能达到
的最大值，在考虑电表指针有较大偏转但不超量程的情况下，结合已知实验器材的规格，以此选择电流表
和电压表及量程．④根据电路选择滑动变阻器．
4、实物连线
1、总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。

2、对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、伏安法四
部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。

3、对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑
动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正
负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。

（注意滑动变阻器应调到阻值最小处）
二、测量电路的选择
：高阻（V A X R R R ）内接，低阻（V A X R R R ）外接。

三、控制电路的选择
1、选择分压式的几种情况：
（1）电压从零开始调节；电压调节范围足够大；
（2）滑动变阻器的阻值小于Rx （一般小于Rx 的1/2）；（3）用限流接法时电路中的最小电流仍然超过电表量程。

2．一般方法：①滑动变阻器阻值较大时宜用限流接法，②滑动变阻器阻值较小时宜用分压接法。

①0
1X
R R ：分压接法②X R R 10：限流接法③X X
R R R 1010：分压、限流接法均可，此时要结合其它条件进行选用。

四、例题分析：
【例1】待测电阻Rx ，阻值约25k Ω，用伏安法尽量准确的测量阻值，可选下列器材：
A.电流表A 1表(100μA,2k Ω）
B.电流表A 2表(500μA, 0.3k Ω）
C.电压表V 1(10V,约100k Ω）
D.电压表V 2(50V,约500k Ω)
E.滑动变阻器R 1(1k Ω,1W)
F.直流电源E=15V,1A
⑴实验中电压表选，电流表选。

⑵画出实验电路，将各仪器标在电路中。

【例2】用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。

按下图所
示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。

⑴该实验的第一步是：闭合电键S 1，将电键S 2接2，调节滑动变阻器R P 和r ，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U 1、I 1；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：
_________________________。

⑵由以上记录数据计算被测电阻R X 的表达式是R X =___________。

⑶将右图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。

R P V A
S
1
R r S
2 V
A S 2 S 1
R R
【例3】为了测定一个“6.3V 、1W ”的小电珠在额定电压下较准确的电
阻值，可供选择的器材有：A ．电流表（0～3A ，内阻约0.04Ω）B ．毫
安表（0～300mA ，内阻约4Ω）C ．电压表（0～10V ，内阻10K Ω）D ．电
压表（0～3V ，内阻10K Ω）E ．电源（额定电压6V ，最大允许电流2A ）
F ．电源（额定电压9V ，最大允许电流1A ）
G ．可变电阻（阻值范围0～
10Ω，额定电流1A ）H ．可变电阻（阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W ）
I ．导线若干根，电键一个．
（1）为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材
是．（用字母代号填写）
（2）请画出电路图，并把图示实物图用线连接起来．
【例4】随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。

某市对市场上出售的纯净水质量进行了
抽测，结果发现竞有九成样品的细菌超标或电导率不合格（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合
格的一项重要指标）。

⑴不合格的纯净水的电导率一定是偏_____（填大或小）。

⑵对纯净水样品进行检验所用的设备原理如图所示，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封。

请把检测电路连接好（要求测量尽可能准确，已知水的电导率远小于金属的电导率，所用滑动
变阻器的阻值较小）。

【例5】某同学选用一只标有“3.8V 0.3A ”
的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻值。

根据实验数据画出的I-U 图象如右。

⑴从图象看出，电压越高对应的实际电阻值越_____，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而________。

⑵若实验室提供的器材是：电动势为6V ，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A 的直流电流表；量程0-3-15V 的直流电压表；最大阻值10Ω的滑动变阻器；一只电键和若干导线。

请画出正确的实验电路图。

并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。

五、课堂练习
1、为了测定一个6V 、3W 的小电珠在不同电压
下的功率，所需的实验器材如图所示。

已知电流表的
内阻可忽略，滑线电阻的阻值为
10Ω，各电表的量程如图。

测量时要求电珠两端的电压从0伏开始连续调
节，测得多组数据。

请按要求在实物图上连线。

3 15 0.6 3
U/V
I/A
o
2、测金属丝电阻率实验中用伏安法测电阻，金属丝电阻约 4.0 Ω，现有下列器材：
A.直流电源E=3V，内阻很小
B.电流表A1表(0→600mA,1.0Ω）
C.电流表A2表(0→3.0A,约0.03Ω）
D.电压表V(0→3V,约5kΩ）
E.滑动变阻器R1(20Ω）
F.滑动变阻器R2(50Ω）
⑴实验中电流表选，滑动变阻器选。

⑵画出实验电路，将各仪器标在电路中。

3、用伏安法测量某一电阻R x的阻值，现有实验器材如下：
A、待测电阻R x（阻值大约为5Ω）
B、电流表A1（0~0.6A，内阻0.2Ω）
C、电流表A2（0~3A，内阻0.05Ω）
D、电压表V1（0~3V，内阻3KΩ）
E、电压表V2（0~15V，内阻15KΩ）
F、滑动变阻器R0（0~50Ω）
G、蓄电池（电动势为6V）
H、电键、导线
为了较准确测量R x的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择________，并画出实验电路图。

4、有一个电阻Rx，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值．可供选择的电路如图．
可供选择的器材是：
A、电动势 4.5V、内阻不计的电源 E
B、量程为5V、内阻10kΩ的电压表V1
C、量程为3V、内阻6kΩ的电压表V2
D、量程为300mA、内阻4Ω的电流表A1
E、量程为500mA、内阻2Ω的电流表A2
F、最大阻值20Ω、额定电流 1.5A的滑动变阻器R1
G、最大阻值500Ω、额定电流0.5A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________________(填序号)。