第71讲 电路设计之两种控制电路与六种测量电路以及器材选择原则（原卷版）.docxVIP

第71讲电路设计之两种控制电路与六种测量电路以及器材选择原则

1．（2022?甲卷）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势1.5V，内阻很小），电流表?（量程10mA，内阻约10Ω），微安表?（量程100μA，内阻Rg待测，约1kΩ），滑动变阻器R（最大阻值10Ω），定值电阻R0（阻值10Ω），开关S，导线若干。

（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；

（2）某次测量中，微安表的示数为90.0μA，电流表的示数为9.00mA，由此计算出微安表内阻Rg＝Ω。

一.知识回顾

1.电路通常分测量电路与控制电路两部分，有的还有保护电路。

2．控制电路常常是滑动变阻器控制的，其有两种接法。

(1)滑动变阻器两种接法的比较

限流接法

分压接法

对比说明

两种接法

电路图

(忽略电

源内阻)

串、并联关系不同

负载R上

电压调

节范围

eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E

0≤U≤E

分压电路调节范围大

负载R上

eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)

0≤I≤eq\f(E,R)

分压电路调节范围大

电流调节

范围

闭合S前

触头位置

b端

a端

都是为了保护电路元件

（2）控制电路的选择：

①从节能的角度考虑，优先选用限流式．

②以下三种情况必须用分压式．

a．要求待测电路的U、I从0变化；

b．R滑?Rx；

c．选用限流式时，Ux、Ix过大．(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等)

3．常见的电阻测量电路及方法

(1)伏安法

伏安法测电阻是电学实验的基础，它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测电表内阻等。

特点：大内大，小外小(测大电阻时应用内接法，测量值比真实值大；测小电阻时应采用外接法，测量值比真实值小)。

(2)伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)

已知内阻的电压表可作电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用(如图甲)，这是设计电路中的高频考点。

(3)安安法测电阻(电流表的灵活选用)

已知内阻的电流表可作电压表使用，在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用(如图乙)，这是电学设计电路的高频考点。

(4)用“替代法”测电阻（详见83号资料）

(5)半偏法测电表的内阻（详见82号资料）

(6)电桥法测电阻（详见83号资料）

4.电学实验仪器的选择

选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等，一般要考虑四方面因素：

(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。

(2)误差因素：选用电表应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的eq\f(1,3)以上；使用多用电表欧姆挡时应选择合适的倍率挡，使指针尽可能在中间刻度附近。

(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节。在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都被用到。

①用分压式接法时，滑动变阻器应该选用阻值较小的，而额定电流较大的。

②用限流式接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的，额定电流应大于被测电阻的额定电流。

(4)实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际，如所用的电源与打点计时器的匹配问题等。

在选取电表时，在保证安全性的前提下，准确性优先，例如当遇到某一待测电阻不要求一定达到某一电压或电流的情况时，即使电源电动势较大，待测电阻的最大电流或最大电压也较大，超过了比较小的电表的量程，但用较大量程的电表，读数又会小于eq\f(1,3)量程，则在滑动变阻器控制电压或电流保证安全的情况下，还是要选取较小量程的电表进行测量以便减小误差。

5．实物图连接的注意事项

(1)各导线都应接在接线柱上。

(2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。

(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。

(4)开关要控制整个电路。

二.例题精析

例1．要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；

电流表（量程为0﹣250mA．内阻约5Ω）；

电压表（量程为0﹣3V．内阻约3kΩ）；

电键一个、导线若干。

①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。

A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）

B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）

②实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。

③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。则小灯泡的电阻值随工作电压的不断的增大而（填“增大”或“减小”）

④如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5.0Ω的电源两端，小