电学仪表使用和选择 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、一、电学实验仪器的使用常规电学实验仪器的使用常规二、二、电表的使用电表的使用电流和电压的测量电流和电压的测量 1 1. . 清楚仪器的量程清楚仪器的量程 2 2清楚仪器的最小分度清楚仪器的最小分度 3 3清楚仪器的读数方法清楚仪器的读数方法 三三、滑动变阻器的使用、滑动变阻器的使用 两种电路比较两种电路比较 例例1 1 特殊接法特殊接法四、四、 电阻箱的使用电阻箱的使用五、五、 欧姆表的使用欧姆表的使用六、六、选择器材和电路的一般原则选择器材和电路的一般原则 例例2 2 例例3 3 1 1电压表、电流表的选择电压表、电流表的选择 2 2滑动变阻器的选择滑动变阻器的选择 3 3安培表内接法和外接法的选择安培表内接法和外接法的选择 4.4.分压电路和限流电路的选择分压电路和限流电路的选择一、电学实验仪器的使用常规一、电学实验仪器的使用常规在中学电学实验中，常用的测量仪器是电压表、在中学电学实验中，常用的测量仪器是电压表、电流表、灵敏电流计、多用表等电流表、灵敏电流计、多用表等使用它们时一般要先做到：使用它们时一般要先做到：B.清楚仪器的最小分度，清楚仪器的最小分度，C.清楚仪器的读数方法，清楚仪器的读数方法，D.检查并调整机械零点检查并调整机械零点E.对欧姆表要检查并调整机械零点对欧姆表要检查并调整机械零点A.清楚仪器的量程，了解电表的内阻清楚仪器的量程，了解电表的内阻返回返回二、电表的使用二、电表的使用电流和电压的测量电流和电压的测量电流表电流表是由灵敏电流计并联一个是由灵敏电流计并联一个小小的分流电阻而成，的分流电阻而成，因此内电阻因此内电阻很小很小。理想电流表内电阻为零。理想电流表内电阻为零。电流表电流表要要串联串联在电路中。在电路中。返回返回电压表电压表是由灵敏电流计串联一个是由灵敏电流计串联一个大大的的分压分压电阻而电阻而成，因此内电阻成，因此内电阻很大很大。理想电压表内电阻为无穷大。理想电压表内电阻为无穷大。电压表电压表要要并联并联在电路两端。在电路两端。1.1.清楚仪器的量程清楚仪器的量程2 2清楚仪器的最小分度清楚仪器的最小分度学生用的电流表学生用的电流表0 00.6A0.6A挡的最小分度是挡的最小分度是0.02A0.02A，0 03A3A挡的最小分度是挡的最小分度是0.1A0.1A学生用的电压表学生用的电压表0 03V3V挡的最小分度是挡的最小分度是0.1V0.1V，0 015V15V挡的最小分度是挡的最小分度是0.5V0.5V3 3清楚仪器的读数方法清楚仪器的读数方法 请读出图示电压表、电流表的示数请读出图示电压表、电流表的示数电压表电压表03V挡读数为挡读数为，015V挡读数为挡读数为，1.90V9.5V电流表电流表00.6A挡读数为挡读数为，03A挡读数为挡读数为0.18A0.89A返回返回三、滑动变阻器的使用三、滑动变阻器的使用ABCD串联限流电路串联限流电路并联分压电路并联分压电路分压器分压器滑动变阻器的滑动变阻器的两种主要连接方式：两种主要连接方式：RXRABC(D)RXR两种接法均可起到调压，限流作用，两种接法均可起到调压，限流作用，但调节范围不同，功率损耗也不同但调节范围不同，功率损耗也不同 分压接法分压接法的优势是：电压变化范围大，的优势是：电压变化范围大，限流接法限流接法的优势的优势在于电路连接简便，附加功率损耗较小当两种接法均在于电路连接简便，附加功率损耗较小当两种接法均可满足实验要求时，一般选限流接法当负载可满足实验要求时，一般选限流接法当负载Rx较小，较小，变阻器总阻值变阻器总阻值R较大时（较大时（R是是Rx的几倍），限流接法对的几倍），限流接法对电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，一般用限流电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，一般用限流接法。但当负载电阻接法。但当负载电阻Rx较大，而变阻器总阻值较大，而变阻器总阻值R较小时较小时（Rx是是R的几倍），限流接法对电流，电压控制范围较的几倍），限流接法对电流，电压控制范围较小调控作用不明显，一般选分压接法小调控作用不明显，一般选分压接法 返回返回限流电路限流电路分压电路分压电路电压范围电压范围电流范围电流范围0U两种电路比较：两种电路比较：例例1.某学生想按图示某学生想按图示A或或B电路，用导线将电路，用导线将6V电电池组，池组，“6V、2A”小灯，小灯，010滑动变阻器和电键滑动变阻器和电键连接成一个调光台灯，请你分析这两个电路的台灯在连接成一个调光台灯，请你分析这两个电路的台灯在使用时的优、缺点。使用时的优、缺点。解答解答：对于电路：对于电路A，小灯，小灯D的最大电流约为的最大电流约为IA=E/RD，最小电流，最小电流IA=E/（RD+R），灯不会熄灭，灯的），灯不会熄灭，灯的亮度调节范围较小。亮度调节范围较小。RDR（A）RDR（B）对于电路对于电路B，小灯，小灯D两端的电压可调到两端的电压可调到0，最小电，最小电流流IB=0，灯的亮度调节范围较大，小灯电流为，灯的亮度调节范围较大，小灯电流为0时，时，电源输出电流不为电源输出电流不为0，正常工作时变阻器要多消耗一，正常工作时变阻器要多消耗一部分电能，不经济。部分电能，不经济。返回返回RXa bUPIIXI/r右右图图电电路路中中，设设路路端端电电压压U不不变变。当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动触触头头P从从a端端滑滑向向b端端的的过过程程中中，总总电电阻阻逐逐渐渐减减小小；总总电电流流I逐逐渐渐增增大大；RX两两端端的的电电压压逐逐渐渐增增大大，电电流流IX也也逐逐渐渐增增大大（这这是是实实验验中中常常用用的的分分压压电电路路的的原原理理）；滑滑动动变变阻阻器器r左左半半部部的的电电流流I 先减小后增大。先减小后增大。滑动变阻器的两种特殊接法。滑动变阻器的两种特殊接法。右右图图电电路路中中，当当滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动触触头头P从从a端端滑滑向向b端端的的过过程程中中，到到达达中中点点位位置置时时外外电电阻阻最最大大，总总电电流流最最小小。所所以以电电流流表表A的的示示数数先先减减小小后后增增大大；可可以以证证明明：A1的的示示数数一一直直减减小小，而而A2的的示示数数一一直增大。直增大。a bPE rA1AA2返回返回四四.电阻箱的使用电阻箱的使用17654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001010000100000100045190 45190 五、欧姆表的使用五、欧姆表的使用122 选档选档调零调零测量测量换档换档再调零再调零测量测量读数读数结束结束注意注意返回返回六、选择器材和电路的一般原则1安全性原则安全性原则不超过电表量程不超过电表量程2精确性原则精确性原则尽量减小测量误差尽量减小测量误差a.选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电选择量程时，尽量使得在读数时，电流表、电压表指针的偏角超过满刻度的压表指针的偏角超过满刻度的2/3，欧姆表指针尽量，欧姆表指针尽量在表盘的中间附近。在表盘的中间附近。b.多次重复测量，求平均值。多次重复测量，求平均值。3简便性原则简便性原则 在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：返回返回例：有一个电阻例：有一个电阻RxRx，其阻值大约是，其阻值大约是25 k 25 k ，可供选，可供选择的器材是：择的器材是：1.1.电流表电流表A1 (0-100A, 2 k)A1 (0-100A, 2 k)2.2.电流表电流表A2 (0-500A, 300)A2 (0-500A, 300)3.3.电压表电压表V1 (0-10V, 100 kV1 (0-10V, 100 k）4.4.电压表电压表V2 (0-50V, 500 K V2 (0-50V, 500 K ）5.5.直流稳压电源直流稳压电源E E （15V15V，1A1A）6.6.滑动变阻器滑动变阻器 R (1 k, 1W) R (1 k, 1W)7.7.电键电键K K和若干根导线和若干根导线试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，并将实物图连线。准确，并画出电路图，并将实物图连线。解：解：1电压表、电流表的选择电压表、电流表的选择超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。超过两表的量程，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选若电压表选V V2 2（50V50V），因为电源电压），因为电源电压15V15V不足其量程不足其量程 的的1/31/3，所以，所以电压表应选电压表应选V V1 1（10V10V）。由于电阻由于电阻R RX X 中的最大电流为中的最大电流为 I = 10V /25K I = 10V /25K = 0.4mA = 400A = 0.4mA = 400A，RXVA25K15V1KVARX25K15V1K若滑动变阻器用限流接法，若滑动变阻器用限流接法，电路中的最小电流为电路中的最小电流为 I = 15V /26K I = 15V /26K = 0.577mA=577A = 0.577mA=577A，所以所以电流表选电流表选A A2 2（500 A 500 A ）。例例2 22滑动变阻器的选择滑动变阻器的选择滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用，滑动变阻器在电路中起调节电流电压的作用，为了使电流电压有较明显的变化，为了使电流电压有较明显的变化，在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值在限流电路中，一般滑动变阻器的阻值 R R（3535）R RX X在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值在分压器电路中，一般滑动变阻器的阻值 R R（1/31/51/31/5）R RX X3.3.安培表内接法和外接法的选择安培表内接法和外接法的选择 因为因为R RX X=25K =25K R RA A=300 =300 所以采用所以采用安培表内接法安培表内接法例例2 24分压电路和限流电路的选择分压电路和限流电路的选择分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调到零，限流电路却不可以分压电路连线复杂，到零，限流电路却不可以分压电路连线复杂，限流电路连线简单分压电路消耗的额外功率限流电路连线简单分压电路消耗的额外功率大，限流电路消耗的额外功率小我们可根据大，限流电路消耗的额外功率小我们可根据这两种电路的特点，按照实验要求进行选择这两种电路的特点，按照实验要求进行选择在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值是在上面例题中，如果用限流电路，因待测电阻值是滑动变阻器总阻值的滑动变阻器总阻值的25倍，所以变阻器对电流、电倍，所以变阻器对电流、电压的的调节作用很小这里我们应该选用调节作用压的的调节作用很小这里我们应该选用调节作用范围大的分压电路范围大的分压电路例例2 2根据以上分析，画出实验电路图如下：根据以上分析，画出实验电路图如下： 电流表电流表A1 (0-100A, 2 k)A1 (0-100A, 2 k)电流表电流表A2 (0-500A, 300)A2 (0-500A, 300)电压表电压表V1 (0-10V, 100 kV1 (0-10V, 100 k） 电压表电压表V2 (0-50V, 500 K V2 (0-50V, 500 K ）A2V1RX25K=15V1K +返回返回例例2 2实物图连线如图示：实物图连线如图示：例例3为了测定一个为了测定一个“6.3V，1W”的小电珠正常发光时的电阻，的小电珠正常发光时的电阻，Av实验室提供了下列实验器材：实验室提供了下列实验器材：A电流表电流表A1：（0.6A，0.2）B毫安表毫安表A2：（200mA，0.5）C电压表电压表V1：（10V，1k）D电压表电压表V2：（15V，1.5k）E电源电源E1=6V，2AF电源电源E2=9V，1AG电源电源E3=15V，0.1AH可变电阻可变电阻R1=10，1WI可变电阻可变电阻R2=20，0.8WJ可变电阻可变电阻R3=50，0.5WK导线若干，电键一个导线若干，电键一个实验时应选用的器材是实验时应选用的器材是在右边的线框中画出实验的电路图，要求测量误差尽可能小在右边的线框中画出实验的电路图，要求测量误差尽可能小BCFIK1.先选择电源：先选择电源：E.E1=6V2AF.E2=9V1AG.E3=15V0.1A可见可见E1太小，太小，E3太大，应选用太大，应选用F：E2=9V2.求出小电珠及可变电阻的额定值：求出小电珠及可变电阻的额定值：小电珠小电珠“6.3V，1W”H.R1=10，1WI.R2=20，0.8WJ.R3=50，0.5WI10.32AI20.2AI30.1AI灯灯0.16AR灯灯=403.3.可变电阻的选择：可变电阻的选择： R3的额定电流小于的额定电流小于I灯灯，不能用，不能用对于对于R1，若选，若选分压电路，可变电阻分压电路，可变电阻R R中的电流大于中的电流大于I1，不能用。，不能用。若选若选限流电路，最小电流大于限流电路，最小电流大于I灯灯，也不能用。，也不能用。 只能选只能选I I：R2 =20RDRRDR9V9V9V9V4.4.分压电路和限流电路的选择：分压电路和限流电路的选择：若用分压电路，电阻若用分压电路，电阻R R2 2 中电流大于中电流大于I2，不能用。，不能用。只能只能选选限流电路限流电路. .5.5.电表的选择：电表的选择：选选 B：200mA0.5C：10V1k电阻电阻R灯灯=40较大，用内接法较大，用内接法6.6.安培表内接法和外接法的选择：安培表内接法和外接法的选择：返回返回例例3 3实验时应选用的器材是实验时应选用的器材是BCFIK