山西省平陸縣第一高級職業(yè)中學(xué) 司宏杰
近幾年高考實驗以能力立意,千變?nèi)f化的命題中都有一定的物理模型。而關(guān)于電學(xué)實驗中兩種電表以及滑動變阻器的選擇歷來是考查的熱點,并沒有技巧性和規(guī)律性可循。本文在對內(nèi)外及限流分壓接法的基礎(chǔ)上著重從器材的選擇上,以兩個例題談?wù)劰P者的一些見解。
例題1某同學(xué)想用伏安法更精確地測量約為220Ω的電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下:
待測圓柱形導(dǎo)體(電阻為R)
電流表A1(量程4 m A,內(nèi)阻約為50Ω)
電流表A2(量程10 mA,內(nèi)阻約為30Ω)
電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約為10 kΩ)
電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約為25 kΩ)
直流電源E(電動勢4 V,內(nèi)阻不計)
滑動變阻器R1(阻值范圍0~15Ω,額定電流2.0 A)
滑動變阻器R2(阻值范圍0~2 kΩ,額定電流0.5 A)
開關(guān)S,導(dǎo)線若干。
為減小實驗誤差,要求測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,請標(biāo)明所用器材的代號。
解:因電源電動勢為4V,故電壓表應(yīng)選V1;通過電流表的最大電流約為I≈0.013A,則電流表選A2;滑動變阻器采用分壓接法,選R1。
根據(jù)以上分析我們可以總結(jié)為:
1.根據(jù)電源的參數(shù)來選擇電壓表或者由電流表和總電阻來確定。
2.依據(jù)電壓表和待測電阻選電流表。
(1)根據(jù)電路中的最大電流(或者電壓)來選擇。這往往需要根據(jù)題目中電學(xué)參數(shù)計算。
(2)根據(jù)用電器的額定電流(或者電壓)來選擇。
3.變阻器的接法的選擇可以根據(jù)以下條件判斷:
(1)滑動變阻器的接入方式(限流或分壓)。
(2)電路中的電壓表,電流表量程。使滑動變阻器無論如滑動都保證電路的安全。
(3)電路中的總電阻。
對于第(1)(2)點,考慮滑動變阻器的接入(限流或分壓),使滑動變阻器無論如滑動都保證電路的安全。對于第(3)點,粗略估計整個電路的總電阻,選擇與電路中其他電阻相差不多的滑動變阻器,不要讓滑動變阻器稍稍改變就使得整個電路的電流電壓等改變太過于大了。
例題2為了測定一段金屬絲的電阻(阻值大約為10Ω),主要備選儀器如下:
A.電動勢是6V的直流電源
B.量程是0~600mA、內(nèi)阻為2Ω的電流表
C.量程是0~100mA、內(nèi)阻為15Ω的電流表
D.量程是0~3V、內(nèi)阻為 3kΩ 的電壓表
E.量程是 0~15V、內(nèi)阻為 15kΩ 的電壓表
F.阻值為0~10Ω、額定電流為1.0A的滑動變阻器
G.阻值為0~100Ω、額定電流為3.0A的滑動變阻器
①電流表應(yīng)選用______。
②電壓表應(yīng)選用______。
③滑動變阻器應(yīng)選用_______。(用代號表示)
解:根據(jù)以上方法,我們可首先估算電路中可能的最大電流值,當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻為零時,電路中電流最大。根據(jù)全電路歐姆定律可得:Imax≈ε/R=0.6A??膳卸娏鞅磉xB。同理,當(dāng)電路中電流達(dá)到最大時,電阻兩端的電壓也為最大,其值可能達(dá)6V,可判定電壓表選E?;瑒幼冏杵饔捎诓捎梅謮悍?,可判定其選F。