高中物理电表选择.doc

电学实验中仪表的选择
— 、电学实验的原则：安全、可行、方便
1、安全：实验时，必须保证实验电路各个电学器件的安全（包括电流表、电压表、被测用电器、电源等）
２、可行：所选择的仪器能使实验正常进行。
3、准确性原则：选择精度合适的测量工具，但应注意精度够用即可，并非精度越高越好
4、方便：所选择的仪器在调节时比较容易控制被测量的物理量的变化，即是要被测量的物理量的变化比较平缓。
器材选择的一般步骤是
1.先选出实验提供的唯一性器材；
2.根据实验原理和要求画出实验电路图；
3.估测待测电路上电压和电流允许的最大值，并考虑能否使电表半偏以上，选择合适量程的电压表和电流表；
4.根据待测电路上允许的电压和电流的最大值，选择电压合适的电源和阻值适当的滑动变阻器。
选择顺序可简记为：先选电压表、电流表、滑动变阻器的量程，后选连接方式。
二、选择内容：
1、电源
对某些提供的电源，在作选择时应与实验中提供的其他器材情况如电压表、电流表的量程、滑动变阻器的阻值、待测元件上的额定电压和电流等联系起来，保证电源能够为实验的测量提供合适的电流或电压。

2、滑动变阻器的选择
（一）量程的选择：在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器，因为阻值越小，电阻的变化越平缓，不致使测量电路中的电流或电压变化非常突然，调节方便。
（二）在电路中连接方式的选择：滑动变阻器在电路中的连接方式包括分压和限流。

(1) 、限流连接方式
1）一般情况或者没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式

2）R变＞RX 或 R变≈ RX ，要选用限流连接方式

3）闭合开关S前P在b端
RX
S
P
a
b
R变

（２）分压连接方式
1) R变<RX
2)要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据。
3)实验所提供的电压表、电流表的量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流均超过所允许的最大电流，在这种情况下，必须采用限流接法。
4)闭合开关S前P在a端。
Rx
A
a
b
P

滑动变阻器选择
1、题中有明确要求，则以“要求”为基础，先确定变阻器的连线方式，再选择变阻器的规格。
例1 为了测定一个“6V、3W”的小电珠在不同电压下的功率，现有滑动变阻器R1=10Ω，R2=20Ω。测量时要求电珠两端电压从0开始连续可调，则应选用的滑动变阻
器为：
分析与解答：
小电珠的电阻 从RL与R1、R2比较来看，选R1 采用分压式，选R2采用限流式都不算错，但题目有明确要求：“电压从0开始连续可调”，则必须采用分压式，此时应满足R＜Rx所以只能选R1
2、由题目提供的电流表和电压表的量程确定滑动变阻器
例2 在“测定金属的电阻率”的
实验中，已知电阻丝的阻值约为
40Ω应选用的器材是：
A、量程是30mA的电流表
B、量程是3V的电压表
C、阻值为100Ω的滑动变阻器
D、阻值为10的滑动变阻器
E、电源电压6V，内阻不计
F、电键、导线若干
分析与解答:由题给器材可知，主要是选择滑动变阻器。由于电流表量程较小，待测电阻上最大电压Um=Im Rx=1.2V，若选100Ω的变阻器，则应用限流
式，其电压调节范围为
无法调到所需电压，因此只能采用分压式，根据适用条件，只能选用10Ω的滑动变
3、由待测电阻的阻值和额定电压确定滑动变阻器
先由额定电压确定电压的变化范围，再根据待测电阻的阻值及两种接法的特点和适用条件确定要选取用的滑动变阻器。
例3 用伏安法测某电阻的准
确值，已知此电阻值为10Ω，额定功率为0.1W，电源电压为3V，内阻不计，可供选择的滑动变阻器有R1=15Ω，R2=5Ω，则应选用的变阻器是：
待测电阻的额定电压 ，在测量过程中，其电压只能在0~1V范围内变化，若采用限流式应选 R1 ，电压可调范围为1.2V~3V，如选R2其电压可调范围为 2 V~3 V，都无法调节到所需电压，因此，只能采用分压式，由分压式的适用条件知应选R2。

4、题中无明确要求，也没有间接限制，则用Rx与R比较来确定
①若供选择的滑动变阻器的阻值均大于待测电阻的值，则应采用限流式，且要选阻值小的变阻器，这样方便调节。
②若供选择的滑动变阻器的阻值均小于待测电阻的阻值，应采用分压式，且要选阻值最小的变阻器，因为采用分压式时，Rx比R越大，不仅电压变化范围大，而且其变化越
接近线性变化。
③若供选择的滑动变阻器的阻值既有大于Rx的也有小于Rx的，则要比较Rx与R的值来确定。即既可以采用限流式，也可采用分压式时，应采用限流式接法，因为限流式接法
容易，且总功耗较小。

3、电压表和电流表的选择。
(一）量程的选择：
使用电压表和电流表时，指针偏转到满刻度的一半以上，其读数较准确，因此，在选择电流表量程时，应先估算电路中电流 的最大值是否能达到电流表的半满偏刻度以上，同时也要考虑电压表是否也能达到半偏以上，如不能达到半偏以上，则以偏转角大些好。
1）如果题目中给出被测用电器的额定功率（即隐含给出被测用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测用电器的角度出发，用电流表或电压表的示数来控制用电器
中的电流或其两端的电压。
2）如果题目中没有给出被测用电器的额定功率，则要从保护电流表和电压表的角度出发，要求测量的电流或电压的最大值不能超过电流表或电压表的量程。
3）在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量值越好！
（二）电流表内接和外接的选择
（１）电流表内接方式
（１）电流表内接方式

1）ＲX 》RA
2）ＲX＞ 或ＲX/ RA＞RV/RX

（２）电流表外接方式
1)ＲX 《 RV
2)ＲX ＜ 或ＲX/ RA ＜ RV/RX

( 3 ) 、如果ＲX、 RA、 RV的大小事先未知，可用试触法确定电流 表的内外接法，如图：

设电压表连接在P、M两点时，电路中两表读数分别为IM、UM而电压表连接在P、N两点时，电路中的两表读数分别为IN、UN，△I=|IN-IM|，△U=|UN-UM|
1） △I/ IM＞ △U/ UM，说明接P、M点时的电压表分流
大于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用内
接法即P、N接法。
2） △I/ IM＜△U/ UM说明接P、M点时的电压表分流小于接P、N点时的电流表分压所产生的误差，应采用外接法即P、M接法。

四、典型题

1、有一电阻RX，其阻值在100—200 之间，额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：安培表A1，量程为50mA，RA1=100 ;安培表A2，量程为1A，RA2=20 ;电压表V1，量程为5V，RV1=10k ;电压表V2，量程为15V，Rv2=30k 变阻器R变1，变阻范围0—20 ，2A；变阻器R变2，变阻范围0—1000 ，1A；9V电源，电键，导线。
1）实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是：
。
2）画出所用实验电路
解析：1、允许通过电阻中电流可能的最大值为：因为P=I2R
I1= = (A) =35mA
I2= = (A) =50mA
因为电阻可能为200 ，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA，应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选A1。
因为P=U2/R
U1= = (V)=5V
U2= = (V)=7.1V
因为电阻可能为100 ，所以允许加在电阻两端的电压的最
大值可能是5V，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的
电压，因此电压表应选V1。
因为 R变1 <R变2,且2A>35mA, 所以应选变阻器R变1 。
因为R变1<R X 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路
因为 RV1/RX(=50-100)>RX/RA1(=1-2), 所以应选用外接电路
2、实验所用电路如图所示