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一、实验器材的选择
选择实验器材一般要考虑四方面因素：
1. 安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流.
2. 误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，其指针应偏转到满偏度的1/3以上；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.
3. 便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节. 在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到.
4. 实验要求：除以上三个因素外，还应注重实验实际. 如电压是否能从零开始起调，所给电源与用电器是否匹配等.
例1 在测量金属丝电阻率的实验中：
（1）如图1，用螺旋测微器测得的金属丝的直径为 mm.
[0][40
35
30]
图1
（2）已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应先用的器材有 （只填代号）.
A. 量程是0～0.6A，内阻是0.5Ω的电流表；
B. 量程是0～3A，内阻是0.1Ω的电流表；
C. 量程是0～3V，内阻是6kΩ的电压表；
D. 量程是0～15V，内阻是30kΩ的电压表；
E. 阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；
F. 量程是0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；
G. 蓄电池（6V）；
H. 开关一个，导线若干.
解析 （1）读数：由图1所示可知，该金属丝的直径为0.350mm.
（2）仪器的选择：①选电源：题目中只给了一个直流电源G，所以G应选.
②选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器时，干路电流最大，且最大值Imax=（6/10）=0.6A. 若选电流表B，因0.6A没有超过其量程的1/3，读数误差较大，因此选电流表A更合适.
③选电压表：若选电压表C，量程为3V，则干路电流要被控制在0.3A以下，对于前面所选的电流表A而言，指针偏转可达到满刻度的一半. 若选电压表D，虽然电压表指针能达到满刻度1/3～2/3，满足实验器材选择的要求，但用15V量程时，精确度太低，为了实现电压表和电流表精确度的匹配，应选用电压表C而不选电压表D.
④选滑动变阻器：由于电阻丝阻值约为10Ω，为了在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选0～20Ω为宜，所以应选F.
故选用器材为A、C、F、G、H.
点评 对器材选择的一般步骤是：①先找出实验中唯一性器材. ②画出实验电路原理图. ③估算待测电路中[I]、[U]的最大值. ④考虑能否使电表的指针达到满刻度的1/3以上. ⑤选择合适量程的电压表、电流表、合适阻值的滑动变阻器及电压合适的电源.
二、测量电路的选择
用伏安法测电阻，有如图2所示甲、乙两种电路，分别为电流表外接法和电流表内接法，以下我们简称为外接法和内接法. 其主要区别有：
[V] [A] [V] [A] [ 甲 乙][图2]
[连结
方式＼&误差
来源＼&测量值与真实值的关系＼&适用
范围＼&外接法＼&电压表
分流＼&电流表的读数大于流过待测电阻的电流，故R测 电阻＼&内接法＼&电压表
分压＼&电压表读数大于待测电阻两端的电压，故R测>R真＼&测大
电阻＼&]
由于电表内阻的影响，不管采用哪种接法都会引起误差，为了减小误差，可用下列方法判定应选用何种电路：
1. “大内小外”法
当内、外接法相对误差相等时，有[RxRx+RV=RARx]，所以，[R0≈RARV]（[RA<RARV]（即[Rx]为大电阻）时用内接法，当[Rx 2. 试触法
当[Rx、RV、RA]大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法. 如图3所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触[M、N]两点，观察两电表的示数变化情况，如果[ΔII>ΔUU]，说明电压表内阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法，如果[ΔUU>ΔII]，说明电流表内阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法.
[A] [图3] [V]
例2 在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上（如图4所示）.
[1.0 2.0 3.0][图4] [1.5
1.0
0.5]
（1）根据各点表示的数据描出[I-U]图线，由此求得该电阻的阻值[Rx=] 欧（保留两位有效数字）.
（2）画出此实验的电路原理图.
解析 （1）由图4所描的点可作出[I-U]图线，其斜率的倒数即为被测电阻的阻值，[Rx]约为2.4×103欧.
（2）因为[RARV=10×20×103≈447Ω]，则 [Rx>RARV] ，由“大内小外”法可知，实验电路应选用电流表内接法；又由图象可知电压从[0.4～2.4V]之间变化，故滑动变阻器应采用分压式. 电路如图5. [图5] [V] [mA]
点评 实际使用中，电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大，这就是非理想电表. 非理想电表对电路的影响不能忽略，所以伏安法测电阻中无论是采用电流表外接法还是采用电流表内接法，都不可避免的存在误差，但是，通过外接、内接的合理选择，可以减小误差. 对用伏安法测电阻电路的选择及误差可总结为：“大内偏大，小外偏小. ”即大电阻采取内接法，比真实值偏大，小电阻采取外接法，比真实值偏小.
三、控制电路的选择
实验时常选用滑动变阻器对电流、电压进行调控，图6所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为[R0]）对负载[RL]的电压、电流都能起到调节控制作用，通常把图6甲电路称为滑动变阻器的限流接法，把图6乙电路称为滑动变阻器的分压接法，现将两种接法列表比较如下：
[甲 乙] [图6]
[＼&负载[RL]上电压调节范围（忽略电源内阻）＼&负载[RL]上电流调节范围（忽略电源内阻）＼&相同条件下电路消耗总功率＼&限流接法＼&[RLRL+R0E≤UL≤E]＼&[ERL+R0≤IL≤ERL]＼&[EIL]＼&分压接法＼&[0≤UL≤E]＼&[0≤IL≤ERL]＼&[E（IL+IaP）]＼&比较＼&分压接法调节范围大＼&分压接法调节范围大＼&限流电路能耗小＼&]
从中可以发现，在分压接法中，负载[RL]两端的电压和通过负载[RL]的电流可从零开始连续变化，而限流接法则不是.
还可以发现，在限流接法中，通过[RL]的电流[IL=E/（RL+RaP）]，当滑动变阻器的最大值[R0>RL]时，[IL]随滑动变阻器连入电路中的阻值[RaP]的变化而变化；当[R0 在负载电流相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中干路电流小，所以限流电路中消耗的总功率小，这说明限流电路具有节能的优点. 因此，我们应优先考虑限流接法，但在下列三种情况下，必须选择分压接法.
1. 当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须选用分压电路.
2. 若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过[RL]或电表的额定值时，只能采用分压接法.
3. 要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时（如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等），即大范围内测量时，必须采用分压接法.
例2 在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的小灯泡为6V、3W，其它可供选择的器材有：
A. 量程为0～3A，内阻是0.2Ω的电流表[A1] ；
B. 量程为0～0.6A，内阻是1Ω的电流表[A2] ；
C. 量程为0～6V，内阻是20kΩ的电压表[V1] ；
D. 量程为0～20V，内阻是60kΩ的电压表[V2] ；
E. 最大阻值为1kΩ，额定电流是0.5A的滑动变阻器[R1]；
F. 最大阻值为20Ω，额定电流是2A的滑动变阻器[R2]；
G. 学生电源[E]（6～8V）
H. 开关S一个，导线若干.
实验中要求电压表读数范围为：0到6V，记录下12组左右不同电压下的电压、电流值以便做出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用 ，变阻器选用 ，画出实验原理图.
解析 小灯泡的额定电流为0.5A，最大电压不超过6V，本着安全、精确的原则，电流表应选[A2] ，电压表应选[V1] . 小灯泡工作时电阻为[R灯]=[U2P=623Ω=12Ω]. 滑动变阻器本着安全方便的原则应选用[R2].
确定内外接法：临界值[R=RVRA=2000]=141.1Ω，灯泡电阻小于该值，故电流表应选外接法.
确定滑动变阻器的接法：实验要求测多组数据，负载上电流电压变化范围大，故采用分压式接法，实验电路图如图7所示.
[V] [A] [图7]
点评 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年的高考物理实验试题中，多次重复考查滑动变阻器的两种接法——限流式与分压式. 应在弄清这两种接法特点的基础上，掌握这两种接法的选择方法.
选择实验器材一般要考虑四方面因素：
1. 安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流.
2. 误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，其指针应偏转到满偏度的1/3以上；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.
3. 便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节. 在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到.
4. 实验要求：除以上三个因素外，还应注重实验实际. 如电压是否能从零开始起调，所给电源与用电器是否匹配等.
例1 在测量金属丝电阻率的实验中：
（1）如图1，用螺旋测微器测得的金属丝的直径为 mm.
[0][40
35
30]
图1
（2）已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应先用的器材有 （只填代号）.
A. 量程是0～0.6A，内阻是0.5Ω的电流表；
B. 量程是0～3A，内阻是0.1Ω的电流表；
C. 量程是0～3V，内阻是6kΩ的电压表；
D. 量程是0～15V，内阻是30kΩ的电压表；
E. 阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；
F. 量程是0～20Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；
G. 蓄电池（6V）；
H. 开关一个，导线若干.
解析 （1）读数：由图1所示可知，该金属丝的直径为0.350mm.
（2）仪器的选择：①选电源：题目中只给了一个直流电源G，所以G应选.
②选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器时，干路电流最大，且最大值Imax=（6/10）=0.6A. 若选电流表B，因0.6A没有超过其量程的1/3，读数误差较大，因此选电流表A更合适.
③选电压表：若选电压表C，量程为3V，则干路电流要被控制在0.3A以下，对于前面所选的电流表A而言，指针偏转可达到满刻度的一半. 若选电压表D，虽然电压表指针能达到满刻度1/3～2/3，满足实验器材选择的要求，但用15V量程时，精确度太低，为了实现电压表和电流表精确度的匹配，应选用电压表C而不选电压表D.
④选滑动变阻器：由于电阻丝阻值约为10Ω，为了在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选0～20Ω为宜，所以应选F.
故选用器材为A、C、F、G、H.
点评 对器材选择的一般步骤是：①先找出实验中唯一性器材. ②画出实验电路原理图. ③估算待测电路中[I]、[U]的最大值. ④考虑能否使电表的指针达到满刻度的1/3以上. ⑤选择合适量程的电压表、电流表、合适阻值的滑动变阻器及电压合适的电源.
二、测量电路的选择
用伏安法测电阻，有如图2所示甲、乙两种电路，分别为电流表外接法和电流表内接法，以下我们简称为外接法和内接法. 其主要区别有：
[V] [A] [V] [A] [ 甲 乙][图2]
[连结
方式＼&误差
来源＼&测量值与真实值的关系＼&适用
范围＼&外接法＼&电压表
分流＼&电流表的读数大于流过待测电阻的电流，故R测
分压＼&电压表读数大于待测电阻两端的电压，故R测>R真＼&测大
电阻＼&]
由于电表内阻的影响，不管采用哪种接法都会引起误差，为了减小误差，可用下列方法判定应选用何种电路：
1. “大内小外”法
当内、外接法相对误差相等时，有[RxRx+RV=RARx]，所以，[R0≈RARV]（[RA<
当[Rx、RV、RA]大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法. 如图3所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触[M、N]两点，观察两电表的示数变化情况，如果[ΔII>ΔUU]，说明电压表内阻带来的影响大，即电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法，如果[ΔUU>ΔII]，说明电流表内阻带来的影响大，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”应采用外接法.
[A] [图3] [V]
例2 在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上（如图4所示）.
[1.0 2.0 3.0][图4] [1.5
1.0
0.5]
（1）根据各点表示的数据描出[I-U]图线，由此求得该电阻的阻值[Rx=] 欧（保留两位有效数字）.
（2）画出此实验的电路原理图.
解析 （1）由图4所描的点可作出[I-U]图线，其斜率的倒数即为被测电阻的阻值，[Rx]约为2.4×103欧.
（2）因为[RARV=10×20×103≈447Ω]，则 [Rx>RARV] ，由“大内小外”法可知，实验电路应选用电流表内接法；又由图象可知电压从[0.4～2.4V]之间变化，故滑动变阻器应采用分压式. 电路如图5. [图5] [V] [mA]
点评 实际使用中，电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大，这就是非理想电表. 非理想电表对电路的影响不能忽略，所以伏安法测电阻中无论是采用电流表外接法还是采用电流表内接法，都不可避免的存在误差，但是，通过外接、内接的合理选择，可以减小误差. 对用伏安法测电阻电路的选择及误差可总结为：“大内偏大，小外偏小. ”即大电阻采取内接法，比真实值偏大，小电阻采取外接法，比真实值偏小.
三、控制电路的选择
实验时常选用滑动变阻器对电流、电压进行调控，图6所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为[R0]）对负载[RL]的电压、电流都能起到调节控制作用，通常把图6甲电路称为滑动变阻器的限流接法，把图6乙电路称为滑动变阻器的分压接法，现将两种接法列表比较如下：
[甲 乙] [图6]
[＼&负载[RL]上电压调节范围（忽略电源内阻）＼&负载[RL]上电流调节范围（忽略电源内阻）＼&相同条件下电路消耗总功率＼&限流接法＼&[RLRL+R0E≤UL≤E]＼&[ERL+R0≤IL≤ERL]＼&[EIL]＼&分压接法＼&[0≤UL≤E]＼&[0≤IL≤ERL]＼&[E（IL+IaP）]＼&比较＼&分压接法调节范围大＼&分压接法调节范围大＼&限流电路能耗小＼&]
从中可以发现，在分压接法中，负载[RL]两端的电压和通过负载[RL]的电流可从零开始连续变化，而限流接法则不是.
还可以发现，在限流接法中，通过[RL]的电流[IL=E/（RL+RaP）]，当滑动变阻器的最大值[R0>RL]时，[IL]随滑动变阻器连入电路中的阻值[RaP]的变化而变化；当[R0
1. 当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须选用分压电路.
2. 若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过[RL]或电表的额定值时，只能采用分压接法.
3. 要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时（如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等），即大范围内测量时，必须采用分压接法.
例2 在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的小灯泡为6V、3W，其它可供选择的器材有：
A. 量程为0～3A，内阻是0.2Ω的电流表[A1] ；
B. 量程为0～0.6A，内阻是1Ω的电流表[A2] ；
C. 量程为0～6V，内阻是20kΩ的电压表[V1] ；
D. 量程为0～20V，内阻是60kΩ的电压表[V2] ；
E. 最大阻值为1kΩ，额定电流是0.5A的滑动变阻器[R1]；
F. 最大阻值为20Ω，额定电流是2A的滑动变阻器[R2]；
G. 学生电源[E]（6～8V）
H. 开关S一个，导线若干.
实验中要求电压表读数范围为：0到6V，记录下12组左右不同电压下的电压、电流值以便做出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用 ，变阻器选用 ，画出实验原理图.
解析 小灯泡的额定电流为0.5A，最大电压不超过6V，本着安全、精确的原则，电流表应选[A2] ，电压表应选[V1] . 小灯泡工作时电阻为[R灯]=[U2P=623Ω=12Ω]. 滑动变阻器本着安全方便的原则应选用[R2].
确定内外接法：临界值[R=RVRA=2000]=141.1Ω，灯泡电阻小于该值，故电流表应选外接法.
确定滑动变阻器的接法：实验要求测多组数据，负载上电流电压变化范围大，故采用分压式接法，实验电路图如图7所示.
[V] [A] [图7]
点评 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年的高考物理实验试题中，多次重复考查滑动变阻器的两种接法——限流式与分压式. 应在弄清这两种接法特点的基础上，掌握这两种接法的选择方法.