電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)匯編

電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，學(xué)會(huì)并熟練掌握通過(guò)測(cè)算、評(píng)估、統(tǒng)籌等過(guò)程、方法，最優(yōu)化地完成電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量電路供電電路(控制電路）AVR電流表外接法AVR電流表內(nèi)接法一、常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)電路的組成：例題1.

在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的電阻大約為4Ω，現(xiàn)要用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻．在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：

A.直流電源：電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)阻很??；

B.電流表A1：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.2Ω；

C.電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；

D.滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值30Ω；

E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等．根據(jù)所提供的器材，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的測(cè)量電路部分．思考探究1.

伏安法測(cè)電阻的測(cè)量電路部分設(shè)計(jì)探究1.測(cè)量電路的兩種接法AVRAVR測(cè)量電路的選擇當(dāng)時(shí)，選用電流表內(nèi)接法。時(shí)，選用電流表外接法。當(dāng)若已知待測(cè)電阻的大約值，電流表的內(nèi)阻和電壓表的內(nèi)阻，則大內(nèi)大，小外小例題2.

有一待測(cè)的電阻器Rx，其阻值約在40～50Ω之間，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備用來(lái)測(cè)量該電阻值的實(shí)驗(yàn)器材有：電壓表V(量程0～10V，內(nèi)電阻約20kΩ)

電流表A（量程0～300mA，內(nèi)電阻約4Ω)

滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為10Ω,額定電流為2A)

直流電源E（電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)電阻約為0.5Ω)

開(kāi)關(guān)及若干導(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)要求電表讀數(shù)從零開(kāi)始變化，并能多測(cè)出幾組電流、電壓值，以便畫(huà)出I－U圖線，請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．思考探究2.伏安法測(cè)電阻的控制電路部分設(shè)計(jì)探究2、（控制電路）限流和分壓電路的選取

1.限流式

變阻器起限流作用，待測(cè)電阻Rx的電壓可調(diào)范圍ESRABPRx2.分壓式

變阻器起分壓作用，待測(cè)電阻Rx的電壓可調(diào)范圍限流式電路的特點(diǎn):（1）電壓不能從零開(kāi)始調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍較小，但電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。（2）電能損耗較小。分壓式電路的特點(diǎn):（1）電壓可以從零開(kāi)始調(diào)節(jié)到電源電動(dòng)勢(shì),調(diào)節(jié)范圍較大，但電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。（2）電能損耗較大。限流式分壓式可調(diào)范圍變阻器電能損耗較大阻值較小阻值較小較大R＞10Rx，應(yīng)選擇限流式電路R＜10Rx，應(yīng)選擇分壓式電路若實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開(kāi)始變化，應(yīng)選擇分壓式電路如無(wú)此要求，則零起必分，滑小必分，燒表必分，滑大可限二、電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)遵循的基本原則1.安全性原則2.精確性原則3.可操作性（方便性）原則例題3.在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：

A．待測(cè)電阻Rx，阻值約為10Ω左右

B．電壓表Vl，量程6V，內(nèi)阻約2kΩC．電壓表V2，量程15V，內(nèi)阻約10kΩD．電流表Al，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2ΩE．電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.02ΩF．電源：電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)

G．滑動(dòng)變阻器Rl，最大阻值10Ω，最大電流為2AH．滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值50Ω，最大電流為0.2AI．導(dǎo)線、電鍵若干

(1)為了較精確測(cè)量電阻阻值，在上述器材中選出該實(shí)驗(yàn)所用器材__________(填器材前面的字母代號(hào))；

(2)請(qǐng)畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)電路圖。問(wèn)題探究3.綜合地通過(guò)測(cè)算、評(píng)估、統(tǒng)籌等過(guò)程和方法，最優(yōu)化地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)探究練習(xí)1：在“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5Ω，電池E(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻r約為0.3Ω)，另有開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干，其他供選擇的器材有：A．電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B．電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ)C．電流表A1(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)D．電流表A2(量程3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)E．變阻器R1(0～10Ω，1A)F．變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)（1）為提高實(shí)驗(yàn)精度，實(shí)驗(yàn)中要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，則在上述器材中，電流表應(yīng)該選

，電壓表應(yīng)該選擇

，變阻器應(yīng)該選

。（2）畫(huà)出此實(shí)驗(yàn)的原理圖并標(biāo)上所選擇電表的符號(hào)。練習(xí)2、在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，使用的小燈泡為“6V，3W”，其他供選擇的器材有：電壓表V1，（量程為6V，內(nèi)阻20KΩ）；電壓表V2，（量程為15V，內(nèi)阻30KΩ）；電流表A1，（量程為3A，內(nèi)阻0.2Ω）；電流表A2，（量程為0.6A，內(nèi)阻1Ω）；變阻器R1（0～1000Ω，0.5A）；變阻器R2（0～20Ω，2A）；學(xué)生電源E（直流9V）；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干，（1）實(shí)驗(yàn)中要求在電壓表0～6V范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對(duì)應(yīng)的電流值I，以便作出伏安特性曲線，則在上述器材中，電流表應(yīng)該選

，電壓表應(yīng)該選擇

，變阻器應(yīng)該選

。（2）在方框中畫(huà)出此實(shí)驗(yàn)的原理圖；（3）測(cè)量小燈泡電壓時(shí)，調(diào)節(jié)小燈泡的電壓的順序是

。（填“從低到高”或“從高到低”）練習(xí)3、有一個(gè)額定電壓為2.8V，功率約為0.8W的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的I—U圖線，有下列器材供選用：A．電壓表（0～3V，內(nèi)阻6kΩ）B．電壓表（0～15V，內(nèi)阻30kΩ）C．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.1Ω）D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω）E．滑動(dòng)變阻器（10Ω，2A）F．滑動(dòng)變阻器（200Ω，0.5A）G．蓄電池（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）①要求獲取盡可能多的數(shù)據(jù)，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)所需的電路圖．②電壓表應(yīng)選用______，電流表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______．（用序號(hào)字母表示）③通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得此燈泡的伏安特性曲線如圖所示．由圖線可求得此燈泡在正常工作時(shí)的電阻為_(kāi)_____Ω．（保留兩位有效數(shù)字）U/V123I/A00.10.20.3①測(cè)算：根據(jù)題目所提供的電源的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值、滑動(dòng)變阻器的阻值和待測(cè)電阻的大約阻值，測(cè)算在串聯(lián)限流接法下的電路中可能出現(xiàn)的電流值的范圍。②評(píng)估：在堅(jiān)持電路設(shè)計(jì)的三個(gè)基本原則：安全性、精確性和可操作性原則前提下，根據(jù)測(cè)算出的電流范圍，看電流表和電壓表的量程能否滿足測(cè)量要求（不超量程）；看電流表和電壓表能否達(dá)到滿偏的2/3；看待測(cè)電阻允許通過(guò)的最大電流或滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流是否在此范圍內(nèi)；看是否滿足實(shí)驗(yàn)要求的電流和電壓取值范圍（如I—U圖像、測(cè)量數(shù)據(jù)列表等顯示的電流、電壓范圍）；「小結(jié)」選擇實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的基本程序：選擇實(shí)驗(yàn)儀器，