李孔望

【摘 要】電學(xué)實(shí)驗(yàn)紛繁復(fù)雜，本文通過(guò)對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)分類(lèi)列舉，循序漸進(jìn)地介紹實(shí)驗(yàn)考查的類(lèi)型和考查角度，提供解決每個(gè)類(lèi)型題目的方法和關(guān)鍵點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】電流表內(nèi)外接；滑動(dòng)變阻器分壓或限流接；伏安法測(cè)電阻

電學(xué)實(shí)驗(yàn)一直都是高考的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，高三復(fù)習(xí)中，學(xué)生覺(jué)得電學(xué)實(shí)驗(yàn)變幻莫測(cè)，總是不得要領(lǐng)。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)和學(xué)生的思維習(xí)慣，做了以下總結(jié)，期待和同行交流，以期達(dá)到幫助學(xué)生邁過(guò)電學(xué)實(shí)驗(yàn)這道“坎”。

電學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心內(nèi)容是伏安法測(cè)電阻，電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是電流表內(nèi)外接和滑動(dòng)變阻器分壓或限流，基本題型是儀器的選擇，包括電表量程的選擇，定值電阻和滑動(dòng)變阻器的選擇，電路連接和誤差分析等題型；實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头譃椋簻y(cè)定金屬的電阻率、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻以及練習(xí)使用多用電表三種類(lèi)型。

一、測(cè)電阻及電阻率（內(nèi)外選擇是關(guān)鍵，分壓限流是妙招）

1.某同學(xué)測(cè)量阻值約為25kΩ的電阻RX，現(xiàn)備有下列器材：

A.電流表（量程122μA，內(nèi)阻約2kΩ）；

B.電流表（量程500μA，內(nèi)阻約300Ω）；

C.電壓表（量程15V，內(nèi)阻約100kΩ）；

D.電壓表（量程50V，內(nèi)阻約500kΩ）；

E.直流電源（20V，允許最大電流1A）；

F.滑動(dòng)變阻器（最大阻值1kΩ，額定功率1W）；

G.電鍵和導(dǎo)線若干。

電流表應(yīng)選___，電壓表應(yīng)選___。（填字母代號(hào)）

該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問(wèn)題：

①___________________。②______________________。

分析：本題是非常典型的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，涉及的內(nèi)容十分豐富：

（1）電壓表和電流表量程的選擇，基本方法是估算法，基本原則是安全性和精確性。

（2）電流表的內(nèi)外接的選擇，基本方法“大內(nèi)偏大，小外偏小”，即大電阻需要內(nèi)接，測(cè)量誤差偏大，小電阻需要外接，測(cè)量誤差偏小。

（3）滑動(dòng)變阻器的分壓或限流的選擇，其方法是若電路要求被測(cè)元件電壓或電流從零起或變阻器的阻值比被測(cè)電阻小的多的時(shí)候一般采用分壓式，其它情況能限流的不分壓接。

掌握以上所述的方法，此題就迎刃而解；同時(shí)同學(xué)們對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析方法有了全面的認(rèn)識(shí)和透徹的理解。

2.待測(cè)電阻Rx的阻值約為20Ω，現(xiàn)要測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供器材如下：

A.電流表A（量程150mA，內(nèi)阻約為10Ω）；

B.電流表A（量程20mA，內(nèi)阻r=30Ω）；

C.電壓表V（量程15V，內(nèi)阻約為3000Ω）；

D.定值電阻R=100Ω；

E.滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為5Ω，額定電流為1.0A；

F.滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為5Ω，額定電流為0.5A；

G.電源E，電動(dòng)勢(shì)E=4V（內(nèi)阻不計(jì)）；

H.電鍵S及導(dǎo)線若干。

（1）為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的，請(qǐng)從所給的器材中選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材______（均用器材前對(duì)應(yīng)的序號(hào)字母填寫(xiě)）；

（2）根據(jù)你選擇的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量R的最佳實(shí)驗(yàn)電路圖并標(biāo)明元件符號(hào)；

（3）待測(cè)電阻的表達(dá)式為R=_______，式中各符號(hào)的物理意義為_(kāi)______。

分析：通過(guò)上題的分析，再看此題，電壓表量程太大，不能使用，需要用A改裝量程合適的電壓表，故本題考查了電表改裝原理，然后利用伏安法的基本規(guī)則設(shè)計(jì)電路圖，也是人們所說(shuō)的“安安法”。

二、測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（千言萬(wàn)語(yǔ)融三圖，只盼君來(lái)能讀懂）

分析：對(duì)于本實(shí)驗(yàn)學(xué)生容易摸不到頭腦，只要把握教材給出三種基本測(cè)量方案即可，其它測(cè)量方法都是在基本方案上的變形。

3.用圖所示電路，測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R起保護(hù)作用。除電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：

A.電流表（量程0.6A、3A）；

B.電壓表（量程3V、15V）；

C.定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）；

D.定值電阻（阻值10Ω、額定功率10W）；

E.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～10Ω、額定電流2A）；

F.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～100Ω、額定電流1A）。

那么：（1）要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇________V，電流表的量程應(yīng)選擇_______A；R應(yīng)選擇________Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是____Ω的滑動(dòng)變阻器。

（2）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_______。

分析：本題是此實(shí)驗(yàn)最基本的方案之一，涉及的內(nèi)容相當(dāng)豐富：

①類(lèi)似于伏安法且電流表內(nèi)接的電路圖；

②用該電路圖處理數(shù)據(jù)的方法是畫(huà)出路端電壓與電流的圖像，看圖像斜率及截距得到電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；

③測(cè)量誤差為“雙偏小”即電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)量值都比真實(shí)值小，通過(guò)解析法和圖像法得到此結(jié)論。

三、多用電表的使用（贏得芳心——三劍客）

本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是對(duì)歐姆表原理的理解，掌握歐姆表內(nèi)部基本電路圖。

4.如圖是一個(gè)簡(jiǎn)化的電路圖，電流、電壓和電阻的測(cè)量都各有兩個(gè)量（或分度值）不同的檔位。1、2兩個(gè)檔位為電流表檔位，其中大量是小量的10倍。已知表頭G的滿偏電流100μA，內(nèi)阻990Ω，圖中的電源E的電動(dòng)勢(shì)均為3.5V，當(dāng)把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S旋到位置4，在AB之間接3500Ω的電阻時(shí)，表頭G剛好半偏，設(shè)測(cè)量過(guò)操作的順序和步驟都正確無(wú)誤，則R=_______Ω，R=_______Ω。

分析：本題考查兩量程多用電表，十分典型，要求學(xué)生對(duì)原理有深刻的理解，同時(shí)通過(guò)此題，能夠使學(xué)生更加徹底的認(rèn)識(shí)多用電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，電學(xué)實(shí)驗(yàn)還包括黑箱問(wèn)題、電表改裝及校對(duì)的問(wèn)題等，由于篇幅有限，在此不再贅述。通過(guò)以上分類(lèi)分析，會(huì)讓學(xué)生有撥開(kāi)云霧看彩虹的感覺(jué)，對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)有個(gè)整體把握，再碰到電學(xué)實(shí)驗(yàn)題目就會(huì)有章可循。

【參考文獻(xiàn)】

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