高三物理電路設(shè)計(jì)與儀器選擇-wenkub
2023-01-22 13:40:38 本頁(yè)面
【正文】 電路 ,以下幾點(diǎn)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(huì)引起實(shí)驗(yàn)的誤差。 d．如果滑動(dòng)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(duì)用電器的電壓（電流）進(jìn)行有效方便的控制，可以任選其中一種電路。移 動(dòng)滑動(dòng)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(huì)隨之增大。 選擇的一般步驟是： ① 找出唯一性的器材； ②草畫(huà)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(dòng)變阻器觸頭推向最小值）； ④考慮能否都使電表達(dá)到滿(mǎn)偏的 1/3以上。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿(mǎn)偏度的 2/3），一般能用小時(shí)不用大。選擇電表時(shí)，保證其電流和電壓均不超過(guò)使用的量程。選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，流經(jīng)滑動(dòng)變阻器的電流不能超過(guò)允許通過(guò)的最大電流。選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，注意其阻值的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，一般能用小時(shí)不用大。 專(zhuān)題解說(shuō) 二 .供電電路與滑動(dòng)變阻器的選擇 ① 限流電路 設(shè)路端電壓為 U，滑動(dòng)變阻器的有效 電阻為接線(xiàn)柱 a和 P之間的電阻 RaP， 燈泡的電阻為 RL，則通過(guò)燈泡的電流強(qiáng)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(dòng)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(jiàn) 滑動(dòng)變阻器的總阻值 R越大，燈泡兩端電壓的變化范圍越大 。 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(dòng)變阻器的阻值多大都行，但是滑動(dòng)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(shí) ,一般選用滑動(dòng)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(guò)小 ,則不能有效地控制電流 ,過(guò)大則控制電流不平穩(wěn) ,會(huì)造成電流值跳躍太大 . 專(zhuān)題解說(shuō) a．用電器兩端電壓要求變化范圍較大，或從零開(kāi)始連讀可調(diào)，應(yīng)選分壓電路。此時(shí)假如從節(jié)省電能和電路簡(jiǎn)單考慮，應(yīng)選限流電路。（ 如在伏安法測(cè)電阻時(shí)，內(nèi)接法測(cè)量結(jié)果偏大，外接法測(cè)量結(jié)果偏小。 同時(shí)也還要求實(shí)驗(yàn)電路的耗電要少，節(jié)約能源。 為了較準(zhǔn)確測(cè)量 Rx的阻值，保證器材的安全，以及操作方便，電流表、電壓表應(yīng)選擇 ，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。 專(zhuān)題聚焦 專(zhuān)題聚焦 例 R,其阻值大約在 40Ω 至 50Ω之間 ,需進(jìn)一步測(cè)定其阻值 ,現(xiàn)有下列器材： 電池組 ε, 電動(dòng)勢(shì)為 9V,內(nèi)阻忽略不計(jì)； 電壓表Ｖ ,量程為 0至 10Ｖ ,內(nèi)阻 20Ω ； 電流表 A1,量程為 0至 50ｍＡ ,內(nèi)阻約 20Ω ； 電流表 A2,量程為 0至 300mＡ ,內(nèi)阻約 4Ω ； 滑動(dòng)變阻器 R1,阻值范圍為 0至 100Ω, 額定電流 1A； 滑動(dòng)變阻器 R2,阻值范圍為 0至 1700Ω, 額定電流 。 解 :外接法 :電壓表 V1上的讀數(shù)值是被測(cè)電阻 Rx上的真實(shí)壓降值 ,而電壓表 V2中通過(guò)的電流值是流過(guò) V Rx中電流的和 ,閉合電鍵 K,調(diào)節(jié)滑線(xiàn)變阻器的滑動(dòng)頭 ,使 V V2盡可能地接近滿(mǎn)偏 ,讀出V V2兩表的讀數(shù)值 U U2,由歐姆定律和串并聯(lián)電路電壓、電流的分配關(guān)系 ,有 RI211 x x21UUU＝ R = ( ) Rrr( RI 2 1 1 1 2x2 1 2 1 1 2U U U r r= )∴ R=r r U r U r 專(zhuān)題聚焦 內(nèi)接法 :電壓表 V1上的讀數(shù)值間接地測(cè)量出被測(cè)電阻 Rx上的真實(shí)電流值，而電壓表 V2 測(cè)量的是 V1 、 Rx上兩部分的電壓降之和，閉合電鍵 K，調(diào)節(jié)滑線(xiàn)變阻器的滑動(dòng)頭，使 V1 、 V2 盡可能地接近滿(mǎn)偏，讀 V1 、 V2 兩表的讀數(shù)值 U U2，由歐姆定律和串并聯(lián)電路電壓、電流的分配關(guān)系，有 RI1 2 12 1 x X X 111U U UU U = R = R ∴ R = rrU 例 5.(00全國(guó) )利用下表中的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)測(cè)量電流表 A1的內(nèi)阻 r1， 要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)，畫(huà)出電路圖 ,標(biāo)明器材代號(hào) 。 E S 專(zhuān)題聚焦 而電流表 A２ 的內(nèi)阻 r２ 知道，通過(guò)電流表 A２ 的電流 I２ 可以讀出，因而 A２ 兩端的電壓 Ｕ ２ ＝ Ｉ ２ ｒ ２ . 若將 A１ 與 Ａ ２ 并聯(lián)，則 Ｕ ２ 即 A１ 兩端的電壓，由此可以求出 A１ 的內(nèi)阻 r１ ＝ 2 1 2 2 1U I I r I?式中 IＩ 2分別是電流表 A１ 、 A2的讀數(shù)， r r2分別是電流表 A A2的內(nèi)阻 .滑動(dòng)變阻器 R２
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