定值电阻在电学设计性实验中的巧用2

null定值电阻在电学设计性实验中的巧用 定值电阻在电学设计性实验中的巧用 null 设计性物理实验是近几年中的一个新亮点，也是高三复习教学的重点之一;它学生对课本实验原理、方法有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这些实验中学过的方法综合分析解决新的实验问题。设计性实验主要以电路设计为主.电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感困惑的地方，也是教学的薄弱环节.鉴于此，本专题将对电学实验设计的基本原则和基本思想特别是定值电阻在其中的巧用进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。null一. 基本原则 1. 安全性：保证不损坏实验器材。 2. 精确性：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。 3. 方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。（又称“可操作性”） 以上原则是必须遵循的原则。另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基础上，尽可能地节省器材，节约能源。（在平时练习中，若题目无特别，一般不予以考虑。）null二. 基本思想 1. 分压、限流电路的选择 根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择： （1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路. （2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可. （3）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。 （4）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路.（证明从略） 2. 其它设计思想 （5）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能. （6）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能. （7）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用.null涉及知识： 1.伏安法测电阻 2.电流表电阻的测量 3.电压表电阻的测量 4.伏安法测电源的电动势和内电阻 5.电表的改装null本专题主讲： 一、定值电阻可以作为保护电阻 二、定值电阻可以用来完善实验条件 三、定值电阻用于改装电表，扩大电表量程 四、定值电阻可以当电压表使用 五、定值电阻可以当电流表使用null一、定值电阻可以作为保护电阻 定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．nullnullnullnull说明：该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如图2，3所示两个，通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小,故这两种方案均可.滑动变阻器应采用分压接法如果滑动变阻器作限流使用，电路中电流的最小值约为:nullnull点评 该题的特点是不仅电表需要保护，而且滑动变阻器也需要保护，故保护电阻只能连在干路上.null二、定值电阻可以用来完善实验条件 为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”．nullnullnull三、定值电阻用于改装电表，扩大电表量程 在有些需要测电流或电压的实验中，当只有表头没有电流表或电压表，或者有电流表或电压表但它们的量程过小不能满足实验的要求时，为了完成实验，必须对其进行改装或将电表的量程扩大．表头串联(并联)一个定值电阻可以将其改装成电压表（电流表），电流表（电压表）并联（串联）一个定值定值，可以将其量程扩大.null【例5】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材： A.待测干电池 B.表头 (量程 ,内阻 ) C.电流表 (量程 ,内阻 ) D.滑动变阻器甲（最大阻值 ） E.滑动变阻器乙（最大阻值 ） F.定值电阻（ ） G.定值电阻（ ） H.定值电阻（ ） I.开关、导线若干 (1)由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装，定值电阻应选用 ，为了方便并能较准确地测量，滑动变阻器应选 ． (填写各器材前的序号) (2)请画出实验电路 (3)若某次测量中表头 的示数为 ，电流表 的示数为 ,改变滑动变阻器阻值后，表头 的示数为 ，电流表 的示数为 ,则电源的内阻 ，电动势 .null(2)实验电路如图6所示． null分析 由于本实验没有提供电压表，而且电流表量程太小，故应先将电流表与定值电阻串联改装成一个大量程的电压表，再设计电路.(具体解答略)图7null四、定值电阻可以当电压表使用 在有些需要测电压的实验中，没有电压表或给定的电压表不能用来直接测电压，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电压．nullnull故两表可同时达到或超过其量程的一半，满足实验条件，方案可行．另外考虑到安全性与精确性，电路应采用分压式电路，实验电路如图8所示．nullnull题中没有符合要求的电阻，需要用定值电阻当作电压表使用，需要知道其中的电流. nullnull五、定值电阻可以当电流表使用 在有些需要测电流的实验中，没有电流表或给定的电流表不能满足实验要求，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电流． nullnull点评：本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手nullnull通过以上分析，可以看出定值电阻是电路设计的重要元件，在具体使用中非常灵活,但只要我们注意总结规律，并结合具体的题目情境，就能突破这一难点.null实战演练nullnullnullnullnullnull7.从下列器材中选出适当的器材，设计出一种方案来测量电压表（ ）的内阻 ,要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据. 电压表 :量程为 ，内阻 约为 ； 电压表 :量程为 ，内阻 ; 电流表 :量程为 ，内阻 电流表 :量程为 ，内阻 滑动变阻器 : 总阻值约 ，额定电流 ; 滑动变阻器 :总阻值约 ，额定电流 ; 定值电阻( )阻值 、做保护电阻用; 电源 :电动势为 ，内阻很小; 电键 ,导线若干. (1)在虚线框内画出电路图，标明所用器材 的代号. (2)在上面的图中，按照（1）中画出的电路 图，如图13所示连接实物图. (3)若选测量数据中的一组来计算电压表 内 阻 ，则所用的表达式为 = ，式中 各符号的意义是 .null参考答案：3.(1)CEG (2)电路图如图15所示nullnull满足实验要求，再加之有一个定值电阻起保护作用，更安全可靠. 滑动变阻器应选择 ；即使不用定值电阻 而选择 ，流过 的电流由null谢谢同学们！更多物理巧学妙解方法，尽在淘宝金榜学苑店 http://jbxyd.taobao.com