電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)概述

譚宜洲

電學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及到儀器選擇、電路設(shè)計，試題非常靈活，如果對實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、對實(shí)驗(yàn)電路的性能沒有深刻的理解，是很難準(zhǔn)確地選擇出所需器材，設(shè)計出所需實(shí)驗(yàn)電路的。本文結(jié)合我多年的教學(xué)體會，也參考了很多教學(xué)資料，寫出一些雖似粗淺但頗為實(shí)用的建議。

下面，我對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)分成幾個方面來討論。

一、測量電路的選擇

（一）電流表內(nèi)接法

電路結(jié)構(gòu)：電阻R與電流表先串聯(lián)，再與電壓表并聯(lián)。此電路中電流表與被測電阻靠得近。

電路產(chǎn)生誤差的原因：電流表內(nèi)阻有分壓作用，導(dǎo)致電壓測不準(zhǔn)。被測電阻與電流表相比，比值越大，電流表內(nèi)阻的分壓相對越小，測量誤差越小。

適用條件：適合測量大電阻。

（二）電流表外接法

電路結(jié)構(gòu)：電阻R先與電壓表并聯(lián)，再與電流表先串聯(lián)。此電路中，被測電阻與電壓表靠得近。

電路產(chǎn)生誤差的原因：電壓表有分流作用，導(dǎo)致電流測不準(zhǔn)。電壓表內(nèi)阻與被測電阻相比，比值越大，電壓表的分流相對越小，測量誤差越小。

適用條件：適合測量小電阻。

小結(jié)：上述兩種電路中，都是與被測電阻靠得較近的電表給實(shí)驗(yàn)帶來誤差，為了減小誤差，常用以下三種方法來判定電流表的連接是選內(nèi)接法還是外接法、

1.直接比較法

當(dāng)時，采用內(nèi)接法；當(dāng)時，采用外接法。

結(jié)論：將R與Rv、RA比較（都用大除以?。?，比值越大，表明相差越大，影響越小，越適合靠近R。

2.試測判斷法

當(dāng)R、RA、RV電阻阻值都不清楚時可采用此法，電路圖如圖所示：

設(shè)開關(guān)S接a、b時，電流表示數(shù)分別為Ia、Ib，電壓表的示數(shù)為Ua、Ub，當(dāng)電壓變化相對較小時，說明電流表分壓相對較小，說明電流表影響小，電流表可靠近R，故選用“內(nèi)接法”；當(dāng)電流表變化相對較小時，說明電壓表分流相對較小，電壓表影響小，電壓表可靠近R，故選用“外接法”。

二、控制電路的選擇

控制電路即滑動變阻器在電路中的連接方式，常有兩種不同的形式，圖甲為限流式，圖乙為分壓式。

在具體實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器是采用分壓式還是限流式，可按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。

第一，采用分壓式的情形：變阻器的電阻R小于負(fù)載電阻的阻值Rx；要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)。

第二，采用限流式的情形：變阻器的電阻R大于負(fù)載電阻Rx（一般R為Rx的幾倍左右）時，并且電壓、電流表示數(shù)變化不要求從零起調(diào)，可采用限流式.。

需要注意的是，如果變阻器的電阻R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rx時，不能選用此變阻器，因?yàn)?，這會使電路調(diào)節(jié)不方便。

第三，特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及允許通過的最大電流值來反復(fù)推敲。

三、電流表與電壓表的選擇

第一，安全性原則：被測量電壓或電流（注意：不是電源電壓或電流）不能超過電壓表（電流表）的量程。

第二，準(zhǔn)確性原則：電壓表、電流表在使用時，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的1/3以上，使用歐姆表時指針盡可能指在中間刻度附近。

四、選擇滑動變阻器的原則

第一，安全性原則：滑動變阻器的額定電流應(yīng)大于電路總電流的最大值。

第二，方便性原則：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮能使電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應(yīng)使其大部分電阻線都能用到。通常，滑動變阻器的電阻越小，調(diào)節(jié)越方便。

五、定值電阻的應(yīng)用

如果實(shí)驗(yàn)中提供了定值電阻，則此電阻常有以下應(yīng)用：一是定值電阻常用來與被測電阻串聯(lián)或并聯(lián)，以改變被測量的電流、電壓的大小。二是如果電流表（或電壓表）的內(nèi)阻為準(zhǔn)確的已知電阻，則此電流表（或電壓表）可作為已知電阻使用。此電流表（或電壓表）或與大電阻串聯(lián)，或與小電阻并聯(lián)，以改變電流表（或電壓表）的量程。三是串聯(lián)在電路中起保護(hù)作用。

下面通過實(shí)例來說明

例：用下列器材，測定小燈泡的額定 功率

A、待測小燈泡：額定電壓6 V，額定功率約為5 W B、電流表：量程1.0 A，內(nèi)阻約為0 .5 Ω

C、電壓表：量程3.0 V，內(nèi)阻5 kΩ； D、滑動變阻器R：最大阻值為20 Ω，額定電流1 A；

E、電源 ：電動勢8 V，內(nèi)阻很小 F、定值電阻R0：阻值為10 kΩ；G、開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。

回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)采用 （選填“內(nèi)”或“外”）接法； （2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；

（3）實(shí)驗(yàn)中，電壓表的示數(shù)為 V時，即可測定小燈泡的額定功率。

分析：通過計算，燈泡的額定電流為0.83A，所以電流表選B，電壓表量程太小，不能直接接在燈泡兩端，題中提供了一個定值電阻R0，可以與電壓表串聯(lián)， R0與電壓表串聯(lián)后可以改裝成一個量程較大的電壓表，當(dāng)電壓表的求數(shù)為1V時，根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓關(guān)系，R0上的電壓為2V，此時燈泡兩端的電壓為3V，這時可測定小燈泡的額定功率。改裝后的電壓表內(nèi)阻與燈泡的電阻相比，相差更大，對測量結(jié)果影響較小，所以，采用電流表外接法。對電壓的調(diào)節(jié)范圍沒有特別要求，而且滑動變阻器R的最大阻值大于被測電阻，故可以采用變阻器限流式接法。

答案：（1）外 （2）如圖所示 （3）2