淺談二輪復習中電學實驗儀器選擇規律及原則

陳龍

◆摘? 要：實驗是研究物理學的基本方法之一。從各地近年來高考試題不難看出對實驗器材及實驗電路的選擇及時高考的熱點，也是難點，考生們的得分率普遍比預計的要低。為此本文就向大家介紹在選擇器蔡和電路時應遵循的幾個基本原則，相信對同學們解決問題會有極大幫助。

◆關鍵詞：用電器選擇;選擇原則;電壓表;滑動變阻器

正確地選擇儀器和電路的問題，有一定的靈活性，解決時應掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”。“精確性”“方便性”和“誤差小”“儀器少”“耗電少”等各方面要綜合考慮，靈活運用。電源、滑動變阻器以及電壓表和電流表的選擇是進行電學實驗的關鍵，甚至直接影響到實驗的成敗。可靠性原則又叫做安全性原則，指實驗的過程中，不產生由于器材和電路的選擇不當而使儀器發生損壞等不良后果，以達到保護器材的目的。

一、電池與電壓表

電池是電路之本，在選擇用電器的時候，一定要先看電源，電源不能選擇太大的，應該選擇達到小燈泡或待測電阻的額定電壓的電池，之后再選擇看電壓表，要注意電池的電動勢與待測電阻的額定電壓，往往電壓表的量程或偏大、或偏小，再去看題目中有沒有給出定值電阻，若給出定值電阻，很大情況下需要我們改裝電表;若電壓表的量程不匹配，且又沒給出定值電阻與電阻箱，我們則會選用分壓法連接電路。往往題目里會給出一定的提示（即告訴電壓表的準確內阻），讓學生去選擇前者，而考生很有可能遺漏。

二、滑動變阻器

在選擇完電池與電壓表之后，接下來就是滑動變阻器的選擇。在高中階段，電路的主體構思無非是兩種：分壓法與限流法。對于分壓法和限流法的選擇十分重要。我在這里列出一些我所總結出的規律：1.對于描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗，絕大數情況選擇分壓法，因為分壓法可以從零描繪圖像;2.當題目中給出的電壓表量程不匹配，又沒有給出定值電阻擴程，則選取分壓法，因為分壓法可以使電表從零開始調整，防止電表損壞;3.伏安法測電阻實驗中，若所用的變阻器阻值遠小于待測電阻阻值，采用限流接法即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流（壓）變化也很小，不利于多次測量平均值或用圖象處理數據，為了在變阻器阻值遠小于待測電阻的情況下能大范圍地調節待測電阻上的電流（壓），應選擇變阻器分壓的接法。4.在用半偏法測量電壓表的內阻時采用分壓法。半偏法的系統誤差在于當調整電阻箱的阻值后，必須控制電路的總電流不隨著電阻箱的變化而變化（對于半偏法不再贅述）。以上四種情況基本上都是采用分壓法。

而采用分壓法時，選取滑動變阻器一定要選用較小阻值的。如圖一，當我選用較小阻值的時候，再次調整電阻箱的阻值，當電阻箱的阻值變大的時候，總電阻變大，分壓電路的總電壓在變大，系統誤差就隨之而來，想要避免這種誤差，需要選擇較小的滑動變阻器。

采用限流法時（測量電池的電動勢與內阻、半偏法測電流表的內阻時，幾乎都采用限流法），滑動變阻器的選擇原則是：把滑動變阻器從最左端調整到最右端，使得電表能較大范圍的偏轉，即選擇滑動變阻器的阻值與待測電阻的阻值最接近的那個。

三、電流表

最后選擇電流表。①如果是限流法，因為之前已經選定電池與電壓表，所以可以得出電路中的最大電流，選擇合適的電流表即可。②若是分壓法，先看題干部分是否告訴我們小燈泡的一些數據，例如規格、額定電壓與額定功率，或者是待測電阻的一些數據。選擇的電流表略大于或等于額定電流即可。例如：如圖2，有一電阻Rx（阻值約5Ω，額定功率1w），需測定其阻值，現有下列器材：

電池組ε（電動勢為6V，內阻約0.5Ω）

電壓表V1（量程0-3V，內阻3KΩ）

電壓表V2（量程0-15V，內阻15KΩ）

電流表A1（0-0.6A，內阻0.2Ω）

電流表A2（0-3A，內阻0.05Ω）

滑動變阻器R1（0-10Ω，額定電流1A）

滑動變阻器R2（0-1700Ω，額定電流1A）

開關K及導線若干，實驗中要求多測幾組電流、電壓值。

在實驗中電壓表、電流表應選______，滑動變阻器應選_______。

總而言之，電學實驗的基本選擇原則和順序為以上三點，但是在做題之中，還會遇到其他情況。綜合上述，掌握考綱中所要求測電阻、測電源電動勢的方法、原理，熟練掌握以上儀器選擇原則，就可以根據題目的要求設計出合理電路。

參考文獻

[1]呂建亮，孫慶山.高中物理電學實驗中器材和電路的分析與選擇[J].高中數理化，2019（08）：1-3.

[2]華興恒.電學器材選擇原則[J].數理化學習.2014，6：24-25.