伏安法的电路设计，本文主要内容关键词为：电路设计论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
伏安法电路的设计是高中电学实验的基础，具有培养和检查学生创造性思维能力、分析综合能力以及实验设计能力等多方面能力的功能。也是近年来高考实验考查的重点之一，它包括测量电阻
、电阻率ρ、电功率P、电流表电压表内阻、电源电动势ε和内阻r。但实验中制约因素多，思维头绪杂乱，致使高考中学生失分严重。因此，寻找合理、简明的设计思路，快速、准确地作出解答是一个值得探讨的问题。
笔者在教学中，将伏安法电路分为测量电路（待测电阻，电流表、电压表）和供电电路（电源、滑动变阻）两部分。其设计思路为：(1)确定测量电路；(2)确定供电电路；(3)定器材选量程；(4)实物连线。
一、测量电路的确定
测量电路中，电流表有外接法和内接法两种，如图1所示。由于电流表、电压表都有内阻，它们将对电路起分压、分流作用，致使测量结果都会产生误差，为了减小误差，必须确定其接法。
图1
2.试触法：若不知道的大概值，可将电路如图2所示连接，只空出电压表的一个接头P，然后将P分别与a、b接触一下，观察电流表、电压表示数变化情况。若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即是一个高值电阻，应选用内接法，P应接b进行测量；若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即是一个低值电阻，应选用外接法，P应接a测量。
图2
图3
二、供电电路的确定
供电电路中滑动变阻器的接线方式有限流式和分压式两种，如图4所示。主要特点是：限流式负载上通过的电流、两端获得的电压都不能从零开始调节，调节范围小、不宜利用实验数据作图，且易超出电流表、电压表量程，但省电。分压式通过负载的电流、两端获得的电压都能从O开始调节，调节范围大，适宜利用实验数据作图，能减小实验误差，且不易超出电流表、电压表的量程，但费电。因此在不同条件下，选用合适的接法，才能满足实验要求。
1.比较法：比较待测电阻值与滑动变阻器总阻值R的大小而确定滑动变阻器的接法。
图4
2.根据实验要求，结合滑动变阻器两种接法特点而选择接法。
(1)若要求电流或电压从0开始调节、或要求通过实验数据作图求待测物理量、或减小实验误差，这时应接成分压式。
(2)若要求电流、电压从某一数值开始调节，或省电，这时应接成限流式。
［例2］用伏安法测某金属丝电阻（约5Ω）的阻值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A；电压表内阻为1kΩ，量程为3V；电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测的原理图。
三、定器材、选量程
1.遵循三个原则：(1)安全可行。如电路中电流、测量电路两端的电压不能超过所用器材允许的最大值。(2)减小误差。如选择电流表、电压表量程时应考虑尽可能减小测量值的相对误差，即使指针偏转角度要尽可能的大些，一般应偏转到满刻度的
之间为宜。(3)要便于操作且省电。如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又要使滑动变阻器调节时能用到大部分电阻丝，且应注意：若滑动变阻器选得过大，调节过于迟钝；若过小则过于灵敏，不便于调节。
2.选择仪器的一般步骤是：(1)根据实验要求设计合理实验电路；(2)根据供电电路连接方式选择滑动变阻器；(3)根据负载的额定电流或电压选定电源，经估算选择电压表和电流表以及所用量程。
四、实物连线
基本方法是：(1)画出实验电路图；(2)分析各元件的连接方式，明确各电表的量程；(3)画线连接各元件，一般先串后并，按电流的走向以单线连接方式将主电路中元件依次串联起来，然后再把其他支路并联上去；(4)连接完毕后对照电路图进行检查。注意接线柱的“+”或“－”，且尽可能避免连接线交叉。
［例3］一阻值约为30kΩ的电阻，欲用伏安法较准确地测出它的阻值，备选器材有：A.电源(E=16V，r=2Ω），B.电源(E=3V，r=0.5Ω），C.电压表（量程0～15V，内阻50kΩ），D.电压表（量程0～3V，内阻10kΩ），E.电流表（量程0～500μA，内阻500Ω），F.电流表（量程0～1mA，内阻250Ω），G.滑动变阻器（阻值0～200Ω），H.开关一只，导线若干。
(1)从上面器材中选出合适的器材______（用字母表示）；
(2)画出实验电路图。
总之，伏安法电路的设计灵活多变，在掌握基本方法、思路的基础上还要具体问题具体分析，方可避免失误。