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小专题 电学实验中的器材选择和电路设计 一、电路设计 1.测量电路的选择 (1)伏安法 测电阻Rx较小或Rx?RV或Rx \r(RARV?电流表外接RARV?电流表内接 2．控制电路的选择——滑动变阻器的限流接法和分压接法 限流接法 分压接法 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 RER＋R0≤U≤E 0≤U≤E电压能从零开始连续变化 分压接法调节范围大 负载R上电流调节范围 ER＋R0≤I≤ER 0≤I≤ER 分压接法调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 在具体实验中，滑动变阻器是采用分压式还是限流式，可按以下标准进行判断： (1)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总电阻R，需用分压式电路． (2)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路． (3)负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压、电流表示数变化不要求从零起调，可采用限流式． (4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗的总功率较小． 提示：一般情况下，若采用“分压式”接法，则选总阻值较小的滑动变阻器；若采用“限流式”接法，则选用与测量电阻阻值相当的滑动变阻器． 二．实验器材的选择 (1)安全——不超电表的量程 由电路中的欧姆定律或全电路欧姆定律来估算通过测量电路（待测电阻）或控制电路中的电流或电压的最大值；必须满足通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流． (2)精确——实验时电表指针在满偏度的13以上（被选中的电流、电压表量程的13以上） 选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程．使指针有较大偏转(一般取满偏度的13以上)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近． (3)便于操作 选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的． (4)实验的实际要求． 三、实例分析 (2013·天津·9(3))要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．乙选用的器材有： 电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电键一个、导线若干． ①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)． A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) ②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)． ③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W. 图1 解析　①测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围地测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值较小和额定电流较大的A. ②因为小灯泡两端的电压由零逐渐增加到3 V，故滑动变阻器应采用分压式接法．灯泡的电阻R＝U2P＝15 Ω，额定电流I＝PU＝0.2 A，由R＝15 ΩRARV＝15 000 Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B. ③在灯泡的I－U图上作出电源的I－U图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时P灯＝IU＝0.1×1 W＝0.1 W. 答案　①A　②B　③0.1 1．[实验原理与电路设计]在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，除有一标有“6 V　1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有： A．直流电源6 V(内阻不计) B．直流电流表0～3 A(内阻0.1 Ω以下) C．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω) D．直流电压表0～10 V(内阻约为15 kΩ) E．滑动变阻器10 Ω，2 A F．滑动变阻器1 kΩ，0.5 A 实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能进行多次测量． (1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号表示)． (2)在虚线框内画出实验电路图． (3)试将图2所示器材连成实验电路． 图2 答案　(1)C　E　(2)实验电路图如图所示 (3)实物图连线如图所示 解析　(1)I额＝1.56 A＝250 mA，故电流表应选C.因要求小电珠两端的电压从零开始变化，滑动变阻器用分压式接法，应选较小阻值的E. 电学实验电路设计的思路与方法 1．首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等．其设计原则是：安全、方便、经济． 2．在测量电路中，一般有电流表内接和外接两种方法，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻Rx的关系，其中R0＝RARV，