淺談電學實驗儀器的選擇

山西省平陸縣第一高級職業中學 司宏杰

近幾年高考實驗以能力立意，千變萬化的命題中都有一定的物理模型。而關于電學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，并沒有技巧性和規律性可循。本文在對內外及限流分壓接法的基礎上著重從器材的選擇上，以兩個例題談談筆者的一些見解。

例題1某同學想用伏安法更精確地測量約為220Ω的電阻R，現有的器材及其代號和規格如下：

待測圓柱形導體(電阻為R)

電流表A1(量程4 m A，內阻約為50Ω)

電流表A2(量程10 mA，內阻約為30Ω)

電壓表V1(量程3V，內阻約為10 kΩ)

電壓表V2(量程15V，內阻約為25 kΩ)

直流電源E(電動勢4 V，內阻不計)

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S，導線若干。

為減小實驗誤差，要求測得多組數據進行分析，請標明所用器材的代號。

解：因電源電動勢為4V，故電壓表應選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。

根據以上分析我們可以總結為：

1.根據電源的參數來選擇電壓表或者由電流表和總電阻來確定。

2.依據電壓表和待測電阻選電流表。

（1）根據電路中的最大電流(或者電壓)來選擇。這往往需要根據題目中電學參數計算。

（2）根據用電器的額定電流(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、內阻為2Ω的電流表

C.量程是0～100mA、內阻為15Ω的電流表

D.量程是0～3V、內阻為 3kΩ 的電壓表

E.量程是 0～15V、內阻為 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電流表應選用______。

②電壓表應選用______。

③滑動變阻器應選用_______。(用代號表示)

解：根據以上方法，我們可首先估算電路中可能的最大電流值，當滑動變阻器接入電路的電阻為零時，電路中電流最大。根據全電路歐姆定律可得：Imax≈ε/R=0.6A。可判定電流表選B。同理，當電路中電流達到最大時，電阻兩端的電壓也為最大，其值可能達6V，可判定電壓表選E。滑動變阻器由于采用分壓法，可判定其選F。