2010届高考物理电学仪表的使用和选择

电学仪表的使用和选择一、电学实验仪器的使用常规二、电表的使用——电流和电压的测量1.清楚仪器的量程2．清楚仪器的最小分度3．清楚仪器的读数方法三、滑动变阻器的使用两种电路比较例1特殊接法四、电阻箱的使用五、欧姆表的使用六、选择器材和电路的一般原则例2例31．电压表、电流表的选择2．滑动变阻器的选择3．安培表内接法和外接法的选择4.分压电路和限流电路的选择一、电学实验仪器的使用常规在中学电学实验中，常用的测量仪器是电压表、电流表、灵敏电流计、多用表等．使用它们时一般要先做到：B.清楚仪器的最小分度，C.清楚仪器的读数方法，D.检查并调整机械零点．E.对欧姆表要检查并调整机械零点A.清楚仪器的量程，了解电表的内阻返回二、电表的使用——电流和电压的测量电流表是由灵敏电流计并联一个小的分流电阻而成，因此内电阻很小。理想电流表内电阻为零。电流表要串联在电路中。返回电压表是由灵敏电流计串联一个大的分压电阻而成，因此内电阻很大。理想电压表内电阻为无穷大。电压表要并联在电路两端。1.清楚仪器的量程2．清楚仪器的最小分度学生用的电流表0～0.6A挡的最小分度是0.02A，0～3A挡的最小分度是0.1A．学生用的电压表0～3V挡的最小分度是0.1V，0～15V挡的最小分度是0.5V．3．清楚仪器的读数方法请读出图示电压表、电流表的示数电压表0～3V挡读数为，0～15V挡读数为，1.90V9.5V电流表0～0.6A挡读数为，0～3A挡读数为．0.18A0.89A返回三、滑动变阻器的使用ABCD串联限流电路并联分压电路——分压器滑动变阻器的两种主要连接方式：RXRABC(D)RXR两种接法均可起到调压，限流作用，但调节范围不同，功率损耗也不同．分压接法的优势是：电压变化范围大，限流接法的优势在于电路连接简便，附加功率损耗较小．当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法．当负载Rx较小，变阻器总阻值R较大时（R是Rx的几倍），限流接法对电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，一般用限流接法。但当负载电阻Rx较大，而变阻器总阻值R较小时（Rx是R的几倍），限流接法对电流，电压控制范围较小．调控作用不明显，一般选分压接法．返回限流电路分压电路电压范围电流范围UURRRXXXXRURRUXRU00——U两种电路比较：例1.某学生想按图示A或B电路，用导线将6V电池组，“6V、2A”小灯，0——10Ω滑动变阻器和电键连接成一个调光台灯，请你分析这两个电路的台灯在使用时的优、缺点。解答：对于电路A，小灯D的最大电流约为IA=E/RD，最小电流IA′=E/（RD+R），灯不会熄灭，灯的亮度调节范围较小。RDR（A）RDR（B）对于电路B，小灯D两端的电压可调到0，最小电流IB′=0，灯的亮度调节范围较大，小灯电流为0时，电源输出电流不为0，正常工作时变阻器要多消耗一部分电能，不经济。返回RXabUPIIXI/r⑴右图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；RX两端的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I′先减小后增大。滑动变阻器的两种特殊接法。⑵右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明：A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大。abPErA1AA2返回四.电阻箱的使用176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10000×100000×100045190Ω五、欧姆表的使用122Ω选档调零测量换档再调零测量读数结束注意返回六、选择器材和电路的一般原则1．安全性原则—不超过电表量程2．精确性原则—尽量减小测量误差a.选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电压表指针的偏角超过满刻度的2/3，欧姆表指针尽量在表盘的中间附近。b.多次重复测量，求平均值。3．简便性原则在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：返回例：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ，可供选择的器材是：1.电流表A1(0----100μA,2kΩ)2.电流表A2(0----500μA,300Ω)3.电压表V1(0----10V,100kΩ）4.电压表V2(0----50V,500KΩ）5.直流稳压电源E（15V，1A）6.滑动变阻器R(1kΩ,1W)7.电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，并将实物图连线。解：1．电压表、电流表的选择超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。由于电阻RX中的最大电流为I=10V/25KΩ=0.4mA=400μA，RXVA25KΩ15V1KΩVARX25KΩ15V1KΩ若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电流为I=15V/26KΩ=0.577mA=577μA，所以电流表选A2（500μA）。例22．滑动变阻器的选择滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用，为了使电流电压有较明显的变化，在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值R＞（3—5）RX在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值R＜（1/3—1/5）RX3.安培表内接法和外接法的选择因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω所以采用安培表内接法例24．分压电路和限流电路的选择分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调到零，限流电路却不可以．分压电路连线复杂，限流电路连线简单．分压电路消耗的额外功率大，限流电路消耗的额外功率小．我们可根据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值是滑动变阻器总阻值的25倍，所以变阻器对电流、电压的的调节作用很小．这里我们应该选用调节作用范围大的分压电路．例2根据以上分析，画出实验电路图如下：电流表A1(0----100μA,2kΩ)√电流表A2(0----500μA,300Ω)√电压表V1(0----10V,100kΩ）电压表V2(0----50V,500KΩ）A2V1RX25KΩΕ=15V1KΩ+－返回例2实物图连线如图示：例3．为了测定一个“6.3V，1W”的小电珠正常发光时的电阻，Av实验室提供了下列实验器材：A．电流表A1：（0.6A，0.2Ω）B．毫安表A2：（200mA，0.5Ω）C．电压表V1：（10V，1kΩ）D．电压表V2：（15V，1.5kΩ）E．电源E1=6V，2AF．电源E2=9V，1AG．电源E3=15V，0.1AH．可变电阻R1=10Ω，1WI．可变电阻R2=20Ω，0.8WJ．可变电阻R3=50Ω，0.5WK．导线若干，电键一个．实验时应选用的器材是．在右边的线框中画出实验的电路图，要求测量误差尽可能小．BCFIK1.先选择电源：E.E1=6V2AF.E2=9V1AG.E3=15V0.1A可见E1太小，E3太大，应选用F：E2=9V2.求出小电珠及可变电阻的额定值：小电珠“6.3V，1W”H.R1=10Ω，1WI.R2=20Ω，0.8WJ.R3=50Ω，0.5WI1≤0.32AI2≤0.2AI3≤0.1AI灯≤0.16AR灯=40Ω3.可变电阻的选择：R3的额定电流小于I灯，不能用对于R1，若选分压电路，可变电阻R中的电流大于I1，不能用。若选限流电路，最小电流大于I灯，也不能用。只能选I：R2=20ΩRDRRDR9V9V4.分压电路和限流电路的选择：若用分压电路，电阻R2中电流大于I2，不能用。只能选限流电路.5.电表的选择：选B：200mA0.5ΩC：10V1kΩ电阻R灯=40Ω较大，用内接法6.安培表内接法和外接法的选择：返回例3实验时应选用的器材是BCFIK