电学实验设计题浅析

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电学实验设计题因其测量对象多种多样，测量方法灵活多变，多角度处理数据，使之成为高考命题时的必选内容。二轮复习时，教师应对实验知识加以提炼，帮助学生编"阻"成网，形成核心知识。以下从三个方面加以归纳。

三个特性

1．测量对象的多样性

通常测量对象有：待测电阻，电表内阻，电源电动势和内阻。

2．测量方法的灵活性

（1）伏安法

伏安法是电阻测量方法中的根本，由它派生出许多方法。

如图1(a)(b)为伏伏法（a-表V1、V2内阻均已知，b-表V2内阻已知），

如图1(c)(d)为安安法（c-表A1内阻已知，d-表A1、A2内阻均已知）。

不同的方法,不同的电路设计,目的一样，都是为了解决RX的两端电压U和电流I。

思考1：若给你两只电压表（内阻均未知）或两只电流表（内阻均未知），你能测出RX的电阻吗？若能，请设计说明。若不能，请指出还需什么器件？

思考2：除了用伏安法来测电流表A1、电压表V1的内阻，还有什么途径？

思考3：测电源电动势和内阻时除常规伏安法外，你又会如何设计？

总结：上述多种方法，归根究底都是伏安法的拓展，因此在设计思路上要体现如何合理正确地测出U、I。

（2）替代法

（3）半偏法测电表内阻（表1）

a. 电流半偏法（图3） b. 电压半偏法（图4）

电路估算是以两个欧姆定律为依托，对部分或全部电路估算。估算过程就是一次选择过程，选择的项目有：

1．电流表外接还是内接；

2．滑动变阻器分压还是限流；

3．元件的量程或阻值合理选择；

4．读数要求特殊限制；

5．保护电阻的处置；

6．涉及额定功率、额定电压、额定电流的计算。

一个定值电阻

定值电阻在电路中的作用有：

1．扩大电表的量程； 2．担当保护电阻；

3．增大电源的内阻； 4．间接当作电表；

例题 （2005・全国Ⅰ）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：量程3V的理想电压表V ，量程0.5A的电流表A （具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，电键K，导线若干。

（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

（2）实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E=______，r=______。（用I1，I2，U1，U2及R表示）

解析 回归原实验的电路图，通过估算发现本题中不论滑阻如何调节，两表总有一只超出量程，增加了一个定值电阻，共有四处可供选择如图5，扩大两表量程失败，估算得在③处放置相当于增加电源内阻，对两表同时达到控制、保护。

利用等效电源的方法，通过串联固定电阻R=4Ω进行分压限流，如图4即可安全的测定电源的电动势和内电阻，干路上电流最大约为I=ER+r=4.54+1.5A=911A，依据U=E-Ir′测量多组数据求出E、r′，实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。

综上所述，以实验原理为中心，测量对象为目标，测量方法为手段，电路估算为选择途径，让考生在电路设计时有思路，有方法，必然会在分析能力上提高一个层次。

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