仪器的选择及电路设计

器材的选择及电路设计（一）——选择【例1】用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻Rx（阻值约为25kΩ）电流表A1：（量程100μA，内阻约2kΩ）电流表A2：（量程500μA，内阻约300Ω）电压表V1：（量程10V，内阻约100kΩ）电压表V2：（量程50V，内阻约500kΩ）电源E：（电动势15V，允许最大电流1A）滑动变阻器R：（最大阻值1kΩ）电键S，导线若干为了尽量减小实验误差，要求测多组数据．（1）电流表应选_________，电压表应选______；（2）画出实验电路图。分析思路：1、电压表：电源的电动势15V。若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的1/3，所以选用V1较恰当；2、电流表：通过电流表的最大电流，选择电流表A2。3、滑动变阻器的接法：若采用限流电路控制，测量部分的电阻约为25kΩ，滑动变阻器的总电阻1kΩ，待测电阻两端电压基本上达到了15V，超过了电压表量程，更不能进行有效调节，所以，只能采用分压电路控制。4、内外接法：由于待测电阻较大，所以采用电流表内接法。图如下所示：VA【例2】某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。器材的选择及电路设计（二）——电压表改装分析思路：1、滑动变阻器的接法：要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，采用分压。2、电流表外接：小灯泡L的电阻很小，采用外接。3、电压表的最大量程3V，而实验要求能够达到3.8V，所以必须扩大电压表量程，串联一个定值电阻R0，扩大后的量程为0~4.0V。电路图如下：VA【例3】为测定一节干电池(电动势约1.5V，内阻约1.0Ω)的电动势和内阻，实验室备有电流计G(满偏电流为3mA，内阻为25Ω)、定值电阻R0＝0.126Ω、开关和若干导线及以下器材：A．量程0～3V，内阻约1000Ω的电压表B．量程0～15V，内阻约1500Ω的电压表C．总阻值为10Ω、额定电流为2A的滑动变阻器D．总阻值为100Ω、额定电流为1A的滑动变阻器电压表应选择________；滑动变阻器应选择________．(填代号)请根据选择的器材设计一个电路。器材的选择及电路设计（三）——电流表改装分析思路：1、电压表：电源电动势约为1.5V，所以采用3V的电压表。2、滑动变阻器：由于电源内阻较小，选择与其接近的滑动变阻器，总阻值为10Ω的较好。（一定是限流接入，否则列不出需要的方程）3、由于干路中的电流远超过电流计G的最大量程，所以必须进行电流表的改装，并联一个电阻R0＝0.126Ω。VA【例4】测量一个长约5cm、电阻R1约为30Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：游标卡尺(20分度)；螺旋测微器；直流电源E(电动势为18V，内阻可忽略不计)；标准电流表A1(量程1.5A，内阻r1＝6Ω)；电流表A2(量程2A，内阻r2约为5Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)；开关S，导线若干。请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图，要求获得较多的实验数据。器材的选择及电路设计（四）——电流表充当电压表分析思路：提供的器材中并没有电压表，可以用一个电流表（内阻已知）充当电压表。1、滑动变阻器的接法：要求获得较多的实验数据，采用分压法。2、标准电流表A1内阻r1已知，可以充当电压表。3、内外接法：由于待测电阻很小，所以采用电流表外接。电路图如下：器材的选择及电路设计（五）电压表充当电流表【例5】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S，导线若干。·思考：测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注）。分析思路：无论使用部分电路还是全电路的欧姆定律，都需要知道电流和电压，器材中并没有提供电流表，可以用一个电压表（内阻已知）充当电流表。1、滑动变阻器的接法：由于滑动变阻器的总电阻100Ω远小于待测电阻（900～1000Ω），所以限流接入起不到调节的作用，宜采用分压。2、由于不知道谁充当电流表及内外接法，所以此时电路有4种设计方案，分别如下：V1V2V1V2V1充当电流表，电流表外接V2充当电流表，电流表内接丙丁以上两种电路中，当电压表V1最大时，V2达不到1/3偏，不符合要求V2充当电流表，电流表外接V1充当电流表，电流表内接