白江偉

摘要：電路設(shè)計問題在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的難度比較大，分析電學(xué)問題中的典型案例，并對其中的的常見問題進(jìn)行列舉，幫助學(xué)習(xí)者更好的掌握實(shí)驗(yàn)原理，并更好的明確實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵問題，從而在實(shí)驗(yàn)問題中做到胸有成竹，有的放矢。

關(guān)鍵詞：閉合電路歐姆定律 ?部分電路歐姆定律 分壓式 ?限流式 內(nèi)接法 外接法

一、部分電路歐姆定律在電路設(shè)計中的應(yīng)用我們在初中已經(jīng)對部分電路歐姆定律進(jìn)行了學(xué)習(xí)，對單個的純電阻進(jìn)行處理是沒有障礙的。

進(jìn)入高中后，我們連續(xù)使用部分電路歐姆定律對小燈泡的伏安特性曲線、測量電阻絲的電阻率進(jìn)行處理，充分發(fā)揮了部分電路歐姆定律的作用，下面我們對歐姆定律具體解決的兩個問題電路進(jìn)行設(shè)計，并列舉出其中的需要注意的問題。

1、描繪小燈泡的伏安特性曲線

（1）電路設(shè)計：

在這個實(shí)驗(yàn)中，圖線的坐標(biāo)要從零開始變化，需要大量的數(shù)據(jù)，因此控制電路采用滑動變阻器的分壓式接法。根據(jù)小外偏小，電流表采用外界法

（2）實(shí)驗(yàn)過程中常見的問題

a ?本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)用小燈泡電阻值是比較小的，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表采用外接法。

b ?閉合回路中的開關(guān)，撥動滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端所加電壓逐漸增大，電壓表每增加相同的量，讀取一次數(shù)據(jù)，得到一個電阻值，及時將數(shù)據(jù)記錄在表格中，為了保證安全小燈泡兩端所加電壓不應(yīng)超過小燈泡的額定電壓。

C ?本實(shí)驗(yàn)采用圖像法處理，建立平面直角坐標(biāo)系，橫縱坐標(biāo)分別表示電流和電壓，要選取合理的標(biāo)度，最終使圖像占滿整個坐標(biāo)紙，然后用平滑的曲線進(jìn)行連接，切勿使用折線。

d ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得不準(zhǔn)，造成曲線誤差過大，要理解數(shù)據(jù)的取舍。很多同學(xué)對滑動變阻器的限流式和分壓式接法不是很熟，要能正確選擇和區(qū)分，因所取數(shù)據(jù)的組數(shù)比較多，故滑動變阻器要并聯(lián)使用。

2、測定電阻絲的電阻率

（1）電路設(shè)計

大內(nèi)偏大小外偏小，電阻絲阻值是比較小的，電流表在本實(shí)驗(yàn)中采用外接法。電流的變化不需要從零開始變化，因此電壓表采用串聯(lián)的接法（限流式）。

（2）實(shí)驗(yàn)過程中常見的問題

A結(jié)合實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用外接法（電阻絲電阻?。皇莾?nèi)接法。

b 測l時應(yīng)測接入電路的電阻絲的有效長度。在金屬導(dǎo)線的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑d

c 要考慮安全要求，開始實(shí)驗(yàn)前，滑動變阻器的應(yīng)使接入回路中的阻值最大，以起到保護(hù)電表的作用。

d 記錄數(shù)據(jù)，并計算出電阻值，再求電阻R的平均值。

e 電流不宜過大，通電時間不宜過長，否則電阻率要變化，電流表一般選0.6A

二、閉合電路歐姆定律在電路設(shè)計中的應(yīng)用

閉合電路歐姆定律是針對全電路進(jìn)行處理的實(shí)驗(yàn)定律。用途廣泛，既可以處理純電阻電路、也能處理非純電阻電路。目前高中階段物理電路問題，我們采用部分電路歐姆定律及閉合電路歐姆定律的交替使用，理論上可以解決所有的問題。

1、測電源電動勢和內(nèi)電阻

（1）電路設(shè)計

由于電源電阻比較小，因此本實(shí)驗(yàn)采用相對于內(nèi)電阻的外接式接法，由于不需要從零開始變化，電壓表采用比較簡單的一種接法，即限流式接法。

（2）實(shí)驗(yàn)過程中常見的問題

a ?為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些（選用已使用過一段時間的干電池）

b ?為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，防止電池快速極化，導(dǎo)致電動勢發(fā)生明顯變化。我們在實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)控制電流的大小，電流不宜過大0.5A為準(zhǔn)。在讀數(shù)方面要即快還準(zhǔn)，讀完后斷開開關(guān)。

C ?為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確減小誤差，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)盡量多測幾組，滑動變阻器要起到調(diào)節(jié)作用，使數(shù)據(jù)測量有一個比較的范圍，在用逐差法處理并取平均值。

d 在做圖像時，數(shù)據(jù)處理不可能盡善盡美。U-I，繪制過程中個坐標(biāo)點(diǎn)應(yīng)均勻分布，誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去。

e 路端電壓U變化較小因?yàn)殡姵貎?nèi)阻較小的緣故，至外電壓不會比電動勢小太多。這時，在畫U-I圖像時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始（橫坐標(biāo)I必須從零開始）但這時圖像和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，不過圖線與縱軸截距仍為電動勢，直線斜率的絕對值仍是電源內(nèi)阻。

2、改裝歐姆表

多用電表具有測量電流、電壓、電阻等多種功能。其中測量電阻涉及到歐姆表的改裝，是對閉合電路歐姆定律的具體應(yīng)用。

（1）電路設(shè)計

（2）實(shí)驗(yàn)過程中常見的問題

a 用到閉合電路歐姆定律的知識，電阻刻度與電流刻度如何進(jìn)行轉(zhuǎn)化：

①歐姆調(diào)零時，紅黑兩個表筆直接接觸，指針滿偏，即Ig=ERg+R+r，

②測量被測電阻時，兩表筆接在電阻兩端，根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ERg+R+r+Rx，

③如果I中=12Ig，此時表盤顯示電阻為中值電阻即R中=Rg+R+r.

b ?在使用歐姆檔測量電阻時，指針偏轉(zhuǎn)不能太大或太小，中間位置附近較為合適。滿足“大換小、小換大”就可以完成調(diào)整。

C ?測量二極管的正、反向電阻

（1）半導(dǎo)體材料可以用于二極管，其有兩極，正極和負(fù)極。符號為 ?.

（2）可以使用多用電表的歐姆檔確定二極管的正負(fù)極，具體方法就是利用二極管的單向?qū)щ娦?，分兩次測量二極管的電阻。其中電阻較大的一次黑表筆接的就是二極管的負(fù)極反之黑表筆接的就是二極管的正極。

以上是高中物理中部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律的具有應(yīng)用，在這個基礎(chǔ)上我們可以采用伏安法或相應(yīng)圖像法進(jìn)行問題解答。對這些典型問題的介紹，是想幫助學(xué)習(xí)者更好的抓住高中階段處理電路問題的基本方法。

三、具體問題中電路設(shè)計原則

如何選擇控制電路即電路中限流式和分壓式的確定，如果都可以優(yōu)選限流式。測量電路外界內(nèi)接（大內(nèi)小外）。最后處理方法部分電路歐姆定律還是全電路歐姆定律。下面以例題的形式幫助大家理解。

參考文獻(xiàn)

[1]《高考總復(fù)習(xí)全解》 ?陜西人民出版社 ? ? ?薛金星

[2]《名師導(dǎo)學(xué)》 ? ? ? ?湖北人民出版社 ? ? ?鄧保滄

[3]《教材幫》 ? ? ? ? ?新疆青少年出版社 ? ?杜志建

[4]《5年高考3年模擬》 教育科學(xué)出版社 ? ? ?曲一線

[5]《十年高考》 ? ? ? 南方出版社 ? ? ? ? ?任志鴻

[6]《教材解讀與拓展》 開明出版社 ? ? ? ? ?劉增利