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浅析怎样进行电学实验设计
李文浩
设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，它要求学生对课本实验原 理、方法有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这 些实验中学过的方法综合分析解决新的实验问题。电学实验设计较好浅析怎样进行电学实验设计
李文浩
设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，它要求学生对课本实验原 理、方法有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这 些实验中学过的方法综合分析解决新的实验问题。电学实验设计较好地符合了上 述要求，其灵活性强，区分度高，难度大，高考也对此类题情有独钟。本文将对 电学实验设计的基本原则和基本思想进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。
一. 基本原则
安全：保证不损坏实验器材。
精确：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。
方便：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得 的实验数据便于处理。
以上原则是必须遵循的原则。另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基 础上，尽可能地节省器材，节约能源。（在平时练习中，若题目无特别说明，一 般不予以考虑。）
二. 基本思想
分压、限流电路的选择
根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：
（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱， 如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多 组数据，故应采用分压电路。如果电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大， 分压、限流电路都可。
（2）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。
（3）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。（证明 从略）
其它设计思想
（4）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。
（5）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。
（6）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用。
面通过实例对具体问题具体分析： 1. 电压表内阻测定的设计思路
实际的电压表可视为一个理想电压表（其内阻为零）并联在待测内阻心（尺卩较 大）的两端，电压表的示数就是心两端的电压，根据欧姆定律R=U/I可知，只 需设法测出通过给的电流即可。
例1. （1997年全国）某电压表的内阻在之间，现要测量其内阻。
实验室提供下列可选用的器材： 待测电压表V （量程3V）； 电流表凡（量程200^）； 电流表九（量程5朋卫）； 电流表堆（） 滑动变阻器R （最大阻值1皿）； 电源E （E=4V）；电键K,导线若干。
（ 1）所提供的电流表中应选用 。
（2）为了尽可能减小误差，要求多测几组数据，试在方框内画出符合要求的实 验电路图。
解析：（1）流过电压表的最大电流为
1= = 4/（20xl03） = 200/M
比较凡和血的量程，根据精确的原则电流表应选坷
（2）由于要测出陷的电流，因此将4与电压表串联。又因为滑动变阻器
，根据基本思想（1）,滑动变阻器需接成分压式。答案如图1所示。 （从另外一个角度讲，如果采用限流电路，将损坏电压表，不满足安全的基本原 则。）
图1
2. 电流表内阻测定的设计思路
实际的电流表可视为一个理想电流表（其内