高考物理電學(xué)實驗復(fù)習(xí)電路設(shè)計與儀器選擇(已修改)
2025-01-20 13:54 本頁面
【正文】 2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí)系列課件 23《 電路設(shè)計與儀器 選擇 》 實驗電路設(shè)計的原則 安全性 精確性 方便性 誤差小 儀器少 耗電少 專題解說 知識概要與方法 專題解說 一 .儀器的選擇 對實驗儀器的選擇，在進行正確測量的前提下，一般遵循以下原則： ⑴ 安全性原則： 要保證所用儀器的安全，注意考慮電源的電壓、電表的量程、滑動變阻器允許通過的最大電流等。選擇電表時，保證其電流和電壓均不超過使用的量程。選擇滑動變阻器時，流經(jīng)滑動變阻器的電流不能超過允許通過的最大電流。 ⑵ 精確性原則： 盡量減小實驗誤差。選擇電表時，在保證電流和電壓均不超過使用量程的前提下，合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏度的 2/3），一般能用小時不用大。選擇滑動變阻器時，注意其阻值的大小對實驗操作和對實驗的影響，一般能用小時不用大。 對某個實驗來講，精確程度夠用即可，并不是精度越高越好。 專題解說 ⑶ 操作性原則： 實驗時需考慮調(diào)節(jié)方便，便于操作，如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實驗要求的情況下，還要考慮阻值大小對實驗操作中是否調(diào)節(jié)方便的影響。 選擇的一般步驟是： ① 找出唯一性的器材； ②草畫電路圖（暫不把電表接入）； ③估算最大值（在限流電路中把滑動變阻器觸頭推向最小值）； ④考慮能否都使電表達到滿偏的 1/3以上。 專題解說 二 .供電電路與滑動變阻器的選擇 ① 限流電路 設(shè)路端電壓為 U，滑動變阻器的有效 電阻為接線柱 a和 P之間的電阻 RaP， 燈泡的電阻為 RL，則通過燈泡的電流強度為 RL ε P a b 燈泡兩端的電壓為 L a pUI=R + RLLL a pRUU=R + R若滑動變阻器的總阻值為 R，則燈泡兩端電壓的變化范圍是 ??L LLR ε U εR + R可見 滑動變阻器的總阻值 R越大，燈泡兩端電壓的變化范圍越大 。但若 R比 RL大得多，則滑動頭稍有移動，電流電壓便有很大變化 ,則不便于調(diào)節(jié) RL兩端的電壓 ,不宜采用。 專題解說 ② 分壓電路 設(shè)路端電壓恒為 U，這個電壓分布在 滑動變阻器的全部電阻絲上，而燈只 分得其中接線柱 a和 P之間的電壓。移 動滑動變阻器的滑片 P，增加 a和 P之間的電阻 RaP ，燈泡兩端的電壓就會隨之增大。 RL p ε a b 燈泡兩端電壓的變化范圍是 ??L0U ε如果只從用電器兩端電壓的變化范圍看，好像滑動變阻器的阻值多大都行，但是滑動變阻器的阻值越大越不便于調(diào)節(jié)用電器兩端電壓，且耗能越大 . 使用限流電路時 ,一般選用滑動變阻器的全電阻和用電器的電阻相差不多或大幾倍 ,在 2— 5倍為好 ,這樣既便于調(diào)節(jié) ,用電器兩端電壓變化范圍又比較大 .若過小 ,則不能有效地控制電流 ,過大則控制電流不平穩(wěn) ,會造成電流值跳躍太大 . 專題解說 a．用電器兩端電壓要求變化范圍較大，或從零開始連讀可調(diào)，應(yīng)選分壓電路。 b．如果采用限流電路時，電路中最小電流等于或大于用電器的額定電流，應(yīng)選分壓電路。 c．如果滑動變阻器的全阻值比用電器的阻值小得多，為了能使用電器兩端電壓有較大變化，應(yīng)選分壓電路。 d．如果滑動變阻器的全阻值比用電器的阻值相差不多，兩種電路都可以對用電器的電壓（電流）進行有效方便的控制，可以任選其中一種電路。此時假如從節(jié)省電能和電路簡單考慮，應(yīng)選限流電路。 使用分壓電路時， 一般選用滑動變阻器的全電阻小于用電器的電阻 , 在 — 。即阻值小些 ,以獲得較大的電流輸出。 選用限流電路還是選用分壓電路 ,以下幾點可作參考 : 由于電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，不管采用電流表內(nèi)接還是外接都將會引起實驗的誤差。（ 如在伏安法測電阻時，內(nèi)接法測量結(jié)果偏大，外接法測量結(jié)果偏小。） 內(nèi)接法的測量誤差是由于電流表的 分壓作用而產(chǎn)生的 ,由串聯(lián)電路中電 壓與電阻成正比 ,可知當(dāng) RAR時 ,電 流表的分壓作用可忽略不計 ,此時測量值很接近真實值 ,可見 ,測量大電阻時宜采用內(nèi)接法 . 外接法的測量誤差是由于電壓表的分流作用而產(chǎn)生的，由并聯(lián)電路中電流與電阻成反比，可知當(dāng) RvR時，電壓表的分流作用可忽略不計，此時測量值很接近真實值，可見，測量小電阻時宜采用外接法。 專題解說 三、測量電路的選擇 V A R 內(nèi)接法 V A R 外接法 專題解說 如何確定 R值是較大還是較小？ 當(dāng)被測電阻與電壓表內(nèi)阻的關(guān)系滿足 RVR即 RV/R1時應(yīng)采用“外接法”較準確； 當(dāng)被測電阻與電流表的內(nèi)阻相比滿足 RAR即 RA/R1,采用“內(nèi)接法”測量誤差較?。? 當(dāng)
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