巧用“最大值”,快速选择电学实验仪器_电学仪器

　　电学实验仪器（如电压表、电流表、滑动变阻器等）的选择是电学实验中电路设计的前提. 由于学生没有总结出选择电学实验仪器的方法或技巧，致使这类考题失分严重. 有没用一种简单的方法或技巧来快速实现对电学实验仪器的正确选择呢？
　　例1（09年福建卷）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件. 图1为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
　　（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________. （以上均填器材代号）
　　（2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号.
　　（3）若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？
　　相同点：_____________________，
　　不同点：_____________________.
　　解析第（1）问涉及电学实验仪器的选择问题.
　　估算电流的最大值：由图像可知，Im = 0.14 A，故电流表选A2；
　　估算电压的最大值：由图像可知，实际电压的最大值Um = 3V，故电压表选择V1 ；
　　原理：电流表、电压表首先要考虑其“安全”，因此要估算其最大值.
　　估算变阻器的最大值：选择变阻器，首先要“安全第一”，在安全的条件下再考虑“误差”，即要求实验保证一定的“准确度”：通常各电表示数不少于量程的（保证误差在7.5%内）. 对本题，从安全角度，选择R1，从“准确”角度考虑，估算变阻器的最大值Rm.
　　Rm + Rx == 64.3 ，因此仍选择R1.
　　答案
　　（1）A2V1R1（2）如图3所示
　　（3）相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系不同点：该元件的电阻随电压的增大而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大.
　　显然，巧用“最大值”，可快速实现对电学实验仪器的选择. 估算“最大值”，其实质是保证电表或变阻器的安全，达到实验误差小的目的. 特别是滑动变阻器的选择，在“安全第一”的前提下，应首先尊重“用户”的要求――调节方便，因为“用户是上帝”啊！
　　例2（广东省重点中学2011届调研题）一额定功率为0.01 W的电阻，其阻值不详. 用欧姆表粗测其阻值结果如图4所示（挡位上×1k）. 现有下列器材，试设计适当的电路，选择合适的器材，较精确地测定其阻值（滑动变阻器的调节要方便）.
　　A．电流表，量程0~400 A，内阻约150
　　B．电流表，量程0~10 mA，内阻约45
　　C．电压表，量程0~3 V，内阻约6 k
　　D．电压表，量程0~15 V，内阻约30 k
　　E．干电池两节，每节电动势为1.5 V
　　F．直流稳压电源，输出电压6 V，额定电流3 A
　　G．直流稳压电源，输出电压24 V，额定电流0.5 A
　　H．滑动变阻器，0~50 ，1A
　　I．滑动变阻器，0~4 k，0.1A
　　J．开关一只，导线若干
　　（1）欧姆表测得的电阻值约为________；
　　（2）电流表应该选择_____，电压表应该选择_____，电源应该选择_____，滑动变阻器最好选择_____（填字母代号）；
　　（3）在方框中画出电路原理图.
　　解析第（2）问中涉及电学实验仪器的选择问题. 由第（1）问可知，待测电阻约40 k.
　　估算电流的最大值：由P = Im2R可知，Im ==A = 5.0×104 A = 500 A，故电流表选A.（假设选择B，电表指针偏转太小，误差太大；虽然选择A可能不安全，但还有控制电路可调节）
　　估算电压的最大值：由Um = ImR可知，实际电压的最大值Um = ImR = 20 V，故电压表选择D.
　　估算变阻器的最大值：选择变阻器，首先要“安全第一”，在安全的条件下再考虑“误差”，即要求实验保证一定的“准确度”：通常各电表示数不少于量程的（保证误差在7.5%内）. 对本题，从安全角度，选择H、I均可，从“准确”角度考虑，估算变阻器的最大值Rm. Rm + Rx =k = 144 k，即Rm = 104 k，因此仍选择H、I均可以，且H、I均小于待测电阻，控制电路采用分压式.
　　哈哈！现在，求“最大值” 也不顶用了. 怎么办？本题要求“调节方便”，即对分压式，滑动变阻器的阻值应该是待测电阻的0.1~0.5倍（对限流式，滑动变阻器的阻值应该是待测电阻的0.5~5倍），显然I正确. 原题的参考答案是H，看来要更正哟！
　　答案
　　（1） 40 k(或4.0×104)
　　（2） A，D，G，I（3）如图5所示.
　　巩固练习
　　1. （2011年天津）某同学测量阻值约为25 k的电阻Rx，现备有下列器材：
　　A．电流表（量程100 A，内阻约为 2 k）；
　　B．电流表（量程500 A，内阻约为300 ）；
　　C．电压表（量程15 V，内阻约为100 k）；
　　D．电流表（量程50 V，内阻约为500 k）；
　　E．直流电源（20 V，允许最大电流1 A）；
　　F．滑动变阻器（最大阻值1 k，额定功率1 W）；
　　G．开关和导线若干.
　　电流表应选______，电压表应选______. （填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：________________________________.
　　2. 欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的电阻，要求测量结果尽量准确. 现备有以下器材：
　　A. 电池组（3 V，内阻1 )
　　B. 电流表（0~3 A，内阻0.0125 ）
　　C. 电流表（0~0.6 A，内阻0.125 ）
　　D. 电压表（0~3 V，内阻3 k）
　　E. 电压表（0~15 V，内阻15 k）
　　F. 滑动变阻器（0~20 ，额定电流1 A）
　　G. 滑动变阻器（0~2000 ，额定电流0.3 A）
　　H. 开关、导线
　　（1）上述器材中应选用_________________（填各器材字母代号）.
　　（2）实验电路应采用电流表__________接法.
　　（3）为使通过待测金属导线的电流强度能在0~0.5 A范围内改变,请按要求画出测量待测金属导线电阻Rx的电路图.
　　参考答案
　　1. B C电流表应采用内接的方法，滑动变阻器应采用分压器方式的接法.
　　2. （1）A、C、D、F、H（2）外（3）电压表选择D，电流表选择C，滑动变阻器选择F，安培表外接法，限流式. 电路图略.
　　