淺談二輪復(fù)習(xí)中電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器選擇規(guī)律及原則

陳龍

◆摘? 要：實(shí)驗(yàn)是研究物理學(xué)的基本方法之一。從各地近年來高考試題不難看出對實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)電路的選擇及時(shí)高考的熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)，考生們的得分率普遍比預(yù)計(jì)的要低。為此本文就向大家介紹在選擇器蔡和電路時(shí)應(yīng)遵循的幾個(gè)基本原則，相信對同學(xué)們解決問題會(huì)有極大幫助。

◆關(guān)鍵詞：用電器選擇;選擇原則;電壓表;滑動(dòng)變阻器

正確地選擇儀器和電路的問題，有一定的靈活性，解決時(shí)應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”。“精確性”“方便性”和“誤差小”“儀器少”“耗電少”等各方面要綜合考慮，靈活運(yùn)用。電源、滑動(dòng)變阻器以及電壓表和電流表的選擇是進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，甚至直接影響到實(shí)驗(yàn)的成敗。可靠性原則又叫做安全性原則，指實(shí)驗(yàn)的過程中，不產(chǎn)生由于器材和電路的選擇不當(dāng)而使儀器發(fā)生損壞等不良后果，以達(dá)到保護(hù)器材的目的。

一、電池與電壓表

電池是電路之本，在選擇用電器的時(shí)候，一定要先看電源，電源不能選擇太大的，應(yīng)該選擇達(dá)到小燈泡或待測電阻的額定電壓的電池，之后再選擇看電壓表，要注意電池的電動(dòng)勢與待測電阻的額定電壓，往往電壓表的量程或偏大、或偏小，再去看題目中有沒有給出定值電阻，若給出定值電阻，很大情況下需要我們改裝電表;若電壓表的量程不匹配，且又沒給出定值電阻與電阻箱，我們則會(huì)選用分壓法連接電路。往往題目里會(huì)給出一定的提示（即告訴電壓表的準(zhǔn)確內(nèi)阻），讓學(xué)生去選擇前者，而考生很有可能遺漏。

二、滑動(dòng)變阻器

在選擇完電池與電壓表之后，接下來就是滑動(dòng)變阻器的選擇。在高中階段，電路的主體構(gòu)思無非是兩種：分壓法與限流法。對于分壓法和限流法的選擇十分重要。我在這里列出一些我所總結(jié)出的規(guī)律：1.對于描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，絕大數(shù)情況選擇分壓法，因?yàn)榉謮悍梢詮牧忝枥L圖像;2.當(dāng)題目中給出的電壓表量程不匹配，又沒有給出定值電阻擴(kuò)程，則選取分壓法，因?yàn)榉謮悍梢允闺姳韽牧汩_始調(diào)整，防止電表損壞;3.伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，若所用的變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值，采用限流接法即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流（壓）變化也很小，不利于多次測量平均值或用圖象處理數(shù)據(jù)，為了在變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流（壓），應(yīng)選擇變阻器分壓的接法。4.在用半偏法測量電壓表的內(nèi)阻時(shí)采用分壓法。半偏法的系統(tǒng)誤差在于當(dāng)調(diào)整電阻箱的阻值后，必須控制電路的總電流不隨著電阻箱的變化而變化（對于半偏法不再贅述）。以上四種情況基本上都是采用分壓法。

而采用分壓法時(shí)，選取滑動(dòng)變阻器一定要選用較小阻值的。如圖一，當(dāng)我選用較小阻值的時(shí)候，再次調(diào)整電阻箱的阻值，當(dāng)電阻箱的阻值變大的時(shí)候，總電阻變大，分壓電路的總電壓在變大，系統(tǒng)誤差就隨之而來，想要避免這種誤差，需要選擇較小的滑動(dòng)變阻器。

采用限流法時(shí)（測量電池的電動(dòng)勢與內(nèi)阻、半偏法測電流表的內(nèi)阻時(shí)，幾乎都采用限流法），滑動(dòng)變阻器的選擇原則是：把滑動(dòng)變阻器從最左端調(diào)整到最右端，使得電表能較大范圍的偏轉(zhuǎn)，即選擇滑動(dòng)變阻器的阻值與待測電阻的阻值最接近的那個(gè)。

三、電流表

最后選擇電流表。①如果是限流法，因?yàn)橹耙呀?jīng)選定電池與電壓表，所以可以得出電路中的最大電流，選擇合適的電流表即可。②若是分壓法，先看題干部分是否告訴我們小燈泡的一些數(shù)據(jù)，例如規(guī)格、額定電壓與額定功率，或者是待測電阻的一些數(shù)據(jù)。選擇的電流表略大于或等于額定電流即可。例如：如圖2，有一電阻Rx（阻值約5Ω，額定功率1w），需測定其阻值，現(xiàn)有下列器材：

電池組ε（電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻約0.5Ω）

電壓表V1（量程0-3V，內(nèi)阻3KΩ）

電壓表V2（量程0-15V，內(nèi)阻15KΩ）

電流表A1（0-0.6A，內(nèi)阻0.2Ω）

電流表A2（0-3A，內(nèi)阻0.05Ω）

滑動(dòng)變阻器R1（0-10Ω，額定電流1A）

滑動(dòng)變阻器R2（0-1700Ω，額定電流1A）

開關(guān)K及導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)中要求多測幾組電流、電壓值。

在實(shí)驗(yàn)中電壓表、電流表應(yīng)選______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_______。

總而言之，電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本選擇原則和順序?yàn)橐陨先c(diǎn)，但是在做題之中，還會(huì)遇到其他情況。綜合上述，掌握考綱中所要求測電阻、測電源電動(dòng)勢的方法、原理，熟練掌握以上儀器選擇原則，就可以根據(jù)題目的要求設(shè)計(jì)出合理電路。

參考文獻(xiàn)

[1]呂建亮，孫慶山.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中器材和電路的分析與選擇[J].高中數(shù)理化，2019（08）：1-3.

[2]華興恒.電學(xué)器材選擇原則[J].數(shù)理化學(xué)習(xí).2014，6：24-25.