再談電路及其元件的選擇

兩年前寫過電路與元件的選擇問題,發現再次做題時還是有些陌生,方法沒有熟練掌握,需要總結出簡單易操作的方法,所以寫以下的文章。

一、電路圖的選擇問題

考察電路圖,特別是簡單的電路圖,最基本的就是把握變阻器與電流表的連接方式,下面分別講述。

1、變阻器的連接方式:

變阻器有兩種連接方式,一種是簡單的初中就學過的限流式,它的特點是串聯在電路中,變阻器只有部分連入電路,通過移動滑片改變連入的電阻大小從而改變電流大小,這種連接方式叫限流式。在電路沒有特別要求的情況下,如測電阻的實驗(包含測電阻率的實驗)、測電源電動勢與內阻等試驗,都可以用到此種連接方式。此種連接方式的特點是簡單,但是待測電路的電壓調節範圍不大,有時連入的電阻最大,也無法使待測電阻達到指定的電壓,更無法使待測電路電壓從零開始。

另一種就是比較複雜的高中學習的分壓式,它的特點是變阻器一部分在幹路中,另一部分與待測電路並聯,根據串聯電路電壓與電阻成正比的規律,只要改變並聯部分的電阻,就改變它輸出的電壓,也就改變待測電路的電壓。這種連接方式的特點是調節待測電路的電壓範圍大,可以從零開始,直到接近電源電壓,當然這種連接也稍微複雜。

2、電流表的連接方式:

同樣電流表也有兩種連接方式,一種是內接法,另一種是外接法。不管哪種連接方式,都存在誤差,其原因都是因爲電流表與電壓表不是理想電錶,都會存在分壓作用或者分流作用。當被測電阻的阻值遠大於電流表阻值時,電流表的分壓作用下,測量誤差更小;當被測電阻的阻值遠小於電壓表阻值時,分流作用小,測量誤差更小。在不能簡單判斷分壓作用小還是分流作用小時,需要通過比值進行定量判斷,從而選擇電流表的連接方式。

三、電路元件的選擇

1、電壓表的選擇

電壓表通常就是3V與15V,如何選擇電錶量程呢?通常有兩個原則,一個是滿足需要,比如某電路元件的額定電壓是2.8V,選擇3V與15V都可以達到要求;但是還要滿足第二個原則,就是實驗誤差儘量小,被測電路電壓的讀數要達到錶盤的2/3刻度,這樣相對誤差就小。

2、電流表的選擇:

類似於電壓表,電流表的選擇也遵循上述兩個原則,一是量程滿足電路的測量值,即量程最大值要大於或等於被測電路元件的額定電壓;二是使得讀數的相對誤差小,也就是說不能選太大的量程,應該使待測電流接近於電錶量程的最大值。

3、滑動變阻器的選擇:

滑動變阻器的選擇相對麻煩一些,它有大電阻與小電阻,也有分壓式與限流式,如何選擇哪個阻值呢?首先根據電路的需要,選擇變阻器的連接方式,是限流式還是分壓式。再就是明確變阻器是調節電路用的,需要使得實驗操作方便,如待測電阻是小電阻,如果選擇大電阻來限流,那麼移動滑片,待測電阻的電流、電壓變化不明顯,這使應該選擇與待測電阻阻值相當的小電阻作爲變阻器,當然待測電阻是大電阻,同樣選小電阻作爲變阻器,也不合適——總之,就要選擇與待測電阻阻值相當的變阻器。

另外選擇的變阻器是分壓式,怎麼選擇阻值呢?同樣,如果選擇大電阻,移動一點,連入電阻變化不大,則輸出電壓變化不大,改變不靈敏。總之,通常限流式選擇與被測電阻相當的變阻器,而分壓式選擇阻值小的變阻器。

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