文档介绍：2008---2009高考复习
第二轮能力专题:电路设计与仪器选择
2009、3
实验电路设计的原则
1、安全性
2、精确性
3、方便性
4、误差小
5、仪器少
6、耗电少
专题解说
知识概要与方法
专题解说
对实验仪器的选择,在进行正确测量的前提下,一般遵循以下原则:
⑴安全性原则:
要保证所用仪器的安全,注意考虑电源的电压、电表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流等。选择电表时,保证其电流和电压均不超过使用的量程。选择滑动变阻器时,流经滑动变阻器的电流不能超过允许通过的最大电流。
⑵精确性原则:
尽量减小实验误差。选择电表时,在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下,合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏度的2/3),一般能用小时不用大。选择滑动变阻器时,注意其阻值的大小对实验操作和对实验的影响,一般能用小时不用大。对某个实验来讲,精确程度够用即可,并不是精度越高越好。
专题解说
⑶操作性原则:
实验时需考虑调节方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。
选择的一般步骤是:
①找出唯一性的器材;
②草画电路图(暂不把电表接入);
③估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值);
④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。
专题解说
①限流电路
设路端电压为U,滑动变阻器的有效
电阻为接线柱a和P之间的电阻RaP,
灯泡的电阻为RL,则通过灯泡的电流强度为
RL
ε
P
a
b
灯泡两端的电压为
若滑动变阻器的总阻值为R,则灯泡两端电压的变化范围是
可见滑动变阻器的总阻值R越大,灯泡两端电压的变化范围越大。但若R比RL大得多,则滑动头稍有移动,电流电压便有很大变化,则不便于调节RL两端的电压,不宜采用。
专题解说
②分压电路
设路端电压恒为U,这个电压分布在
滑动变阻器的全部电阻丝上,而灯只
分得其中接线柱a和P之间的电压。移
动滑动变阻器的滑片P,增加a和P之间的电阻RaP ,灯泡两端的电压就会随之增大。
RL
p
ε
a
b
灯泡两端电压的变化范围是
如果只从用电器两端电压的变化范围看,好像滑动变阻器的阻值多大都行,但是滑动变阻器的阻值越大越不便于调节用电器两端电压,且耗能越大.
使用限流电路时,一般选用滑动变阻器的全电阻和用电器的电阻相差不多或大几倍,在2—5倍为好,这样既便于调节,,则不能有效地控制电流,过大则控制电流不平稳,会造成电流值跳跃太大.
专题解说
,或从零开始连读可调,应选分压电路。
,电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流,应选分压电路。
,为了能使用电器两端电压有较大变化,应选分压电路。
,两种电路都可以对用电器的电压(电流)进行有效方便的控制,可以任选其中一种电路。此时假如从节省电能和电路简单考虑,应选限流电路。
使用分压电路时,一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, —。即阻值小些,以获得较大的电流输出。
选用限流电路还是选用分压电路,以下几点可作参考:
由于电流表、电压表内阻的影响,不管采用电流表内接还是外接都将会引起实验的误差。(如在伏安法测电阻时,内接法测量结果偏大,外接法测量结果偏小。)
内接法的测量误差是由于电流表的
分压作用而产生的,由串联电路中电
压与电阻成正比,可知当RA<<R时,电
流表的分压作用可忽略不计,此时测量值很接近真实值,可见,测量大电阻时宜采用内接法.
外接法的测量误差是由于电压表的分流作用而产生的,由并联电路中电流与电阻成反比,可知当Rv>>R时,电压表的分流作用可忽略不计,此时测量值很接近真实值,可见,测量小电阻时宜采用外接法。
专题解说
三、测量电路的选择
V
A
R
内接法
V
A
R
外接法
专题解说
如何确定R值是较大还是较小?
当被测电阻与电压表内阻的关系满足RV>>R即RV/R>>1时应采用“外接法”较准确;
当被测电阻与电流表的内阻相比满足 RA<<R即RA/R<<1,采用“内接法”测量误差较小.
当RV/R=RA/R时,电压表的分流作用和电流表的分压作用对测量结果的影响是相同的,此时既可选择“内接法”也可选择“外接法”.R= ,我们常称为临界电阻.
当 RV/R> R/RA即R< 时,电流表的分压作用较电压表的分流作用明