如何选择电学仪器和实验电路
正确地选择仪器和电路的问题，有一定的灵活性．解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”和“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面要综合考虑．灵活运用．
一、实验仪器的选择
根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三原则： ⑴安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
⑵准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。
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。
根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面人手：
1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右），以减少测读的误差．
2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器．注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不直采用．
3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能做出恰当的选择．
对器材的选择的一般步骤是：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。
※在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，前者可方便调节，后者可减少误差。
※①在滑动变阻器作限流作用时，为使负载RX既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时，应使其总电阻，R0大于RX，一般在2—5倍为好。
※②在滑动变阻器作为分压作用时，一般取滑动变阻器的总电阻R0在0.1RX~0.5RX之间为好。
例1 有一电阻R ，其阻值大约在40 Ω至50 Ω之问，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计；电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω；电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定
电流0.３Ａ，开关Ｓ及导线若干．实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压厦．在实验中应选 电流表和 滑动变阻器． 分析与解
首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则，Im≈
?RX?RA1≈0.14A
超
过了 A1的量程，及假设选电流表 A2，则I’m≈电流表A2，这一选择遵循了安全性原则．
?RX?RA2≈0.18A，未超出A2的量程，故应选
对滑动变阻器的选择。假没选R1，电路中的最小电流约为
Imin≈
?RX?RA2?R1≈0.06A，
故电路中的电流强度范围为0.06A～0.18A．又假设选R2，电路中的最小电流约为
I
’min
≈
?RX?RA2?R1≈0.06A
故电路中的电流强度范围为0.005A - 0.18A，因为电流表A2。的量程为0.3Ａ，电流强度为0.06Ａ时，仅为电流表A2。量程的1/5，如果移动滑动变阻器阻值再增大，其电流表的示数将更小，读数误差会更大，因此对于 R2而言，有效的调节长度太小，将导致电流强度值随滑动片位置的变化太敏感．调节不方便，故应选滑动受阻器R1，这一选择就遵循了方便性原则． 例2：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是_________，画出应采用的电路图。
A、电池组（6伏，内阻很小）
B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧） C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧） D、电压表（0—3伏，内阻3千欧） E、电压表（0—6伏，内阻6千欧） F、滑动变阻器（0—20欧，1安） G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安） H、电键、导线
[分析与解答]①找出唯一性器材：被测电阻、电池组A、电键和导线H；②草画电路图；③估算最大值：当滑动变阻器的使用阻值为零时，电路中电流最大Im=ε/RX≈6/12=0.5安；④因
此选用C和E都可同时使电流表和电压表指针半偏以上。
变阻器选F（若选G则因额定电流小而容易烧毁，且不方便调节） 把电表接入时，用电流表外接法。 此题中变阻器也可采用分压作用。 二、实验电路（电流表内外接法）的选择
电压表和电流表连入电路可以有两种方法：一种是如图２甲所示的电路叫做电流表外接电路（简你“外接法”）；一种是如图2乙所示电路叫做电流表内接电路（简称“内接法”）．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误差．外接法的测量误差是由于电压表的分流作用而产生，由并联电路中电流分配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I≈IR,R测≈R，可见对于小电阻的测量宜采用外接法电路．内按法产生的误差是电流表的分压作用，由串联电路的电压分配与电阻成正比可知，当RA< 较大还是较小呢？根据以上分析可知，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< 例3 有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的 图线，已知所用器材有：是电流表（0～0.3Ａ，内阻 1Ω）；电压表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的实验电路图． 分析与解因为电压表内阻远大于灯泡的最大阻值60 所示． ，因此选择电流表外接法．电路如图３ 例4、用伏安法测量阻值约为几十欧的线圈的电阻Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连接电路？ 分析与解因为R=RARV=43Ω，而题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于43Ω，也可能小于43Ω，因此内接法、外接法两种电路均可采用。 在具体的实验中若RA、RV均不知的情况下，可用试触法判定，即通过改变电表的连接方式看电流表、电压表指针变化大小来确定． 三、控制电路的选择 为改变被测电阻两端的电压（或被测电阻中的电流强度），常用滑动变阻器与电源的连接有两种不同的形式，如图４所示，图４甲为限流接法，图４乙为分压接法，这两种接法区别之处是：（Ｌ彼测电阻Ｒ上的电压调节 范围不同．当滑动触头P由a→b移 动过程中（电源内阻不计）．（1）被测电阻两端电压调节的范围，图4甲为 ?R?R0R -ε，图 4乙为0-ε；（2）对被测电阻R上的电流强度的控制情况有区别．对于图４甲有I= ?R?R0当 R0>>R时，调节 R0的大小可使通过被测电阻的电流有明显变化，但当R0< ?，通过被测电阻Ｒ的电流有明显变化；（３）从电能损耗方R面分析图4甲比图4乙要小，且图４甲具有电源负担轻、电路连接简便等优点． 过被测电阻Ｒ的电流由０变到 综合上述，可得到如下结论： （1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选图4乙的分压电路； （2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路； （3）当R0<
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