電路與元件的選擇

幾乎每一道高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題都離不開(kāi)電路或元件的選擇問(wèn)題,這是相對(duì)容易的,但又不是每次都能做對(duì)旅择,那么在這方面讨永,有什么基本的方法嗎?怎樣提高做題的正確率呢夜郁?

當(dāng)然什燕,電路的選擇涉及實(shí)驗(yàn)的目的與原理,元件的選擇也常常離不開(kāi)對(duì)原理的把握竞端。但對(duì)一些簡(jiǎn)單的電學(xué)實(shí)驗(yàn)屎即,掌握基本的電路與元件選擇的方法,可以更快速地做題事富,正確率也更高技俐。

下面筆者根據(jù)做題的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)方法如下:

一统台、電路的選擇

1雕擂、滑動(dòng)變阻器的使用方法

滑動(dòng)變阻器在電路上的使用無(wú)非是采取限流與分壓的方式,限流式就是將變阻器與其他電路元件串聯(lián)饺谬,它沒(méi)有明顯的電路優(yōu)勢(shì)捂刺,反而還有劣勢(shì),比如改變電壓的范圍比較心颊族展;而分壓式的連接方法就是可以使待測(cè)電壓獲得從0開(kāi)始的大范圍的電壓,這也是選擇時(shí)的主要標(biāo)準(zhǔn)拔鹰。

2仪缸、電流表的內(nèi)外接法

不管是伏安法測(cè)未知電阻、測(cè)電阻絲的電阻率實(shí)驗(yàn)列肢,還是測(cè)小燈泡的伏安特性曲線恰画,只要涉及電流表測(cè)試的實(shí)驗(yàn)宾茂,都需要考慮電流表的內(nèi)外接法。為什么呢拴还?主要是它不是理想的電表跨晴,會(huì)有電阻,電流通過(guò)時(shí)片林,會(huì)有電壓的降落端盆,這樣就會(huì)導(dǎo)致在如內(nèi)接法測(cè)電阻時(shí)、測(cè)電源內(nèi)阻時(shí)就會(huì)存在誤差费封。

一般的實(shí)驗(yàn)電路都會(huì)存在系統(tǒng)誤差焕妙,只是哪個(gè)電路誤差更小罷了,當(dāng)然弓摘,采取巧妙的實(shí)驗(yàn)電路焚鹊,可以提高精確度甚至消除系統(tǒng)誤差,這樣的電路因?yàn)樯僖?jiàn)而有一定的難度韧献。

那么一般電流表的內(nèi)外接法有什么方法與原則呢末患?在測(cè)電阻時(shí),如果待測(cè)電阻比較大势决,目測(cè)比電流表內(nèi)阻大得多阻塑,就選用內(nèi)接法,因?yàn)槠潆娮栊》謮壕托果复〕旅В蝗绻床怀龃郎y(cè)電阻是否大,比如處于臨界狀態(tài)虽抄,就需要更準(zhǔn)確的計(jì)算走搁、比較電流表內(nèi)接時(shí)分壓作用與外接時(shí)電壓表分流作用的大小,如果\frac{R_{V} }{R_{x} } >\frac{R_{x} }{R_{A} } ,說(shuō)明分流作用小迈窟,分壓作用大私植,則選擇電流表的外接法,如果相反车酣,則分壓作用小曲稼,分流作用大,則選擇內(nèi)接法湖员。

又如在測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí)贫悄,相對(duì)于待測(cè)的外電路電壓而言,電流表要用內(nèi)接還是外接呢娘摔?如果采取外接法窄坦,注意不是上幾篇文章強(qiáng)調(diào)的那種外接法,就會(huì)得出被測(cè)電源內(nèi)阻誤差較大,事實(shí)上測(cè)出的是電源與電流表的總電阻鸭津。

3彤侍、電表的改裝

電表之所以要改裝,就是因?yàn)樘峁┑牧砍滩环蠈?shí)際的需要逆趋,為了得到實(shí)驗(yàn)所需要的量程盏阶,就應(yīng)該將小量程的電表通過(guò)串并聯(lián)一定的阻值,達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求闻书。

小量程的電流表是通過(guò)并聯(lián)一個(gè)電阻般哼,根據(jù)電阻的分流作用來(lái)達(dá)到用小量程測(cè)大電流,具體并聯(lián)多大的電阻惠窄,這就要由電流表的滿偏電流、內(nèi)阻與所要獲得的量程決定漾橙,由R{x} =\frac{I_{g} R{_{g} } }{I-I{g} } 得杆融,獲得的量程越大,并聯(lián)的電阻阻值越小霜运。

小量程的電壓表是通過(guò)串聯(lián)一個(gè)電阻脾歇,根據(jù)電阻的分壓作用達(dá)到的用小量程測(cè)大電壓,具體要串聯(lián)多大的電阻淘捡,這也是由滿偏電壓藕各、內(nèi)阻與所要獲得的量程決定的,由R_{x} =\frac{U-I{g} R_{g} }{I{g} } 得到焦除,獲得的量程越大激况,串聯(lián)的電阻阻值越大。

其實(shí)膘魄,電流表也好乌逐,電壓表也罷,都是由靈敏電流表的表頭改裝的创葡。

二浙踢、元件的選擇

1、電表的選擇

不管電流表還是電壓表的選擇灿渴,幾乎全部都是根據(jù)量程來(lái)選擇的洛波,就是在使用時(shí)不超過(guò)量程的前提下選擇讀數(shù)誤差小的,即讀數(shù)要超過(guò)表盤(pán)刻度的1/3骚露。如果刻度偏小蹬挤,那么讀數(shù)的相對(duì)誤差就會(huì)大。什么是相對(duì)誤差荸百,這正如買(mǎi)水果闻伶,買(mǎi)100元,老板便宜1元够话,這個(gè)相對(duì)值就小蓝翰,如果買(mǎi)10元光绕,老板就便宜1元,這個(gè)相對(duì)值就大了畜份,老板幾乎就沒(méi)得賺了诞帐。

這就需要計(jì)算待測(cè)電流的最大值了,怎么算呢爆雹?或者根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)停蕉、電路的最小電阻來(lái)計(jì)算;或者根據(jù)給定元件的額定電流等來(lái)計(jì)算钙态。

2慧起、滑動(dòng)變阻器的選擇

選擇滑動(dòng)變阻器的一般原則是,分壓式連接用小電阻册倒,為什么不用大電阻呢蚓挤?變阻器的分壓式連接采用的是串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比的分壓規(guī)律,如果選用大電阻驻子,比如100歐姆灿意,連接在10伏 的電源上,移動(dòng)1/100的長(zhǎng)度崇呵,則獲得0.1伏的電壓缤剧;移動(dòng)10/100的長(zhǎng)度,則獲得1伏電壓域慷;要獲得5伏的電壓荒辕,就要移動(dòng)一半的長(zhǎng)度∶⒋猓總之兄纺,因?yàn)殡娮璐螅謹(jǐn)?shù)的分母就大化漆,移動(dòng)一點(diǎn)電壓變化不明顯估脆,很不利于操作。所以座云,分壓式要用小電阻疙赠,這是從操作方便性考慮的。

那限流式就要用大電阻嗎朦拖?如待測(cè)是小電阻圃阳,變阻器使用大電阻,目的可以達(dá)到璧帝,但不利于操作捍岳,待測(cè)電壓變化不太明顯,與待測(cè)電阻相當(dāng)就好了;如待測(cè)電阻是大電阻锣夹,變阻器使用大電阻是沒(méi)有問(wèn)題的页徐,但如果用小阻值的變阻器,則電壓的調(diào)節(jié)范圍是很小的银萍,根本不能用小電阻來(lái)調(diào)節(jié)变勇。

所以,基本上有個(gè)原則:分壓式用小電阻贴唇,限流式用大電阻搀绣。當(dāng)然大電阻不是隨意大的,是相對(duì)待測(cè)電阻大戳气。

3链患、標(biāo)準(zhǔn)電阻的選擇

經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在電路中標(biāo)準(zhǔn)電阻的使用常以保護(hù)電路或者改裝電路的形式出現(xiàn)瓶您。作為保護(hù)電阻時(shí)锣险,當(dāng)然要使其連入電路中,不致電流過(guò)大而燒壞電路览闰,需要根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)、額定電流來(lái)計(jì)算電路的最小電阻巷折,這個(gè)電阻就是保護(hù)電路的阻值压鉴;而作為改裝電路,不管是改裝電流表的并聯(lián)電阻锻拘、還是改裝電壓表的串聯(lián)電阻油吭,都需要根據(jù)改裝后的量程、電流表的滿偏電流署拟、電流表的內(nèi)阻計(jì)算得到婉宰。

以上為電路與元件選擇時(shí)的基本方法,這些方法常常不是獨(dú)立于實(shí)驗(yàn)原理的推穷,而常常在了解原理后才更清楚如何選擇心包,特別對(duì)于創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn),更需要了解原理馒铃,才能正確選擇電路蟹腾、元件。對(duì)于這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)区宇,我將在以后的時(shí)間講述娃殖。

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