高中物理 电学实验完全解析
一、电流表内、外接法的选择：
内接法中，由于电流表内阻的影响，电阻的测量值大于真实值；外接法中，由于电压表内阻的影响，电阻的测量值小于真实值。为了尽可能地减小误差，必须判断被测电阻是大电阻还是小电阻，从而确定内、外接法。判断方法如下：
1、若差小；
2、若被测电阻R x 的大小无法直接判定时，先求临界电阻R 0：R
R V Rx
＜
Rx R A
，R x 为大电阻，内接法误差小；若
R V Rx
＞
Rx R A
，R x 为小电阻，外接法误
=
R A ⋅R V
，若Rx >R 0，
为大电阻，内接法误差小。Rx
3、若不知道被测电阻的大约值，无法比较流表、电压表变化大小来确定。具体方法：
接电路时把电压表的一端接入电路中，另一端连接导线预留，如图1所示，闭合电路，移动电压表的这个预留端，先后与A 、B 两点接触，使电流表进行内、外接改变，同时观察两表示数变化情况，若电流表示数变化明显，说明外接时（即接在A 点）电压表分流作用大，应采用内接法测量；若电压表示数变化明显，说明内接
图1 时（即接在B 点）电流表的分压作用大，应采用外接法测量。
【例1】有一个未知电阻，为了较准确地测出其电阻值，采用
上述的方法，当电压表的预留端接在A 点时，两电表的读数分别为4.8V ，5.0mA ，接在B 点时，两电表的读数分别为5.0V ，4.0mA ，则被测电阻的测量值较准确的数值等于多少？ 【解析】由题意可知，电流表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，即被测电阻的阻值可以与电压表相比较，说明被测电阻为大电阻，内接法误差小，则被测电阻的测量值较准确的数值应用第二组数据来计算，即R 测=1250Ω。
二、控制电路的选择：（滑动变阻器分压与限流接法的选择） 1、限流接法：如图2甲所示，
注意：在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大，电路中的电流最小，以保证安全。即图中滑片P 移到b 端。
2、分压接法：如图2乙所示。
注意：在接通电源之前，滑片P 应移到图中的a 端，使负载的电压和电流均为最小，以保证安全。
3、选择方法：
限流接法，但在出现下述情况时，则必须选择分压接法。
（1）若采用限流电路时，如果电路中的最小电流大于等于被测电阻R x 的额定电流或所给电表的量程时，必须选用分压电路；
【例2】用伏安法测量某电阻R x 阻值，现有实验器材如下：待测电阻R x （阻值约为
100
R A R x
及
R x R V
大小时，可采用电压表试触法看电
图2甲
图2乙
在没有特殊指明的情况下，从减小电能损耗和接线方便的角度考虑，变阻器通常选用
欧）；直流电流表A （0～10mA ，50Ω）；电压表V （0～3V ，5k Ω）；滑动变阻器R （0～
15Ω，1A ）；直流电源（电动势为3V ，内阻不计）；电键、导线若干。
根据规格要求，画出测量电路图。
【解析】若采用限流接法，当变阻器的全值电阻接入电路中时，回路中的最小电流：I
min
=
E Rx +R +R A
=
3100+15+50
=0. 018A =18mA
＞I g ，即
最小电流大于电流表的量程。故只能采用分压接法。
∵ 临界电阻R
=
R A ⋅R V =
⨯5000=500Ω
＞100Ω，为小电阻，
图
3
故采用电流表外接法。电路图如图3所示，分压式的外接法。
（2）滑动变阻器全阻值R 远小于或者远大于被测电阻R x 或电路中串联的其他电阻的阻值，而实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压电路；
【例3】有一个小灯泡上标有“6V ，0.6W ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I —U 图线。现有实验器材如下：电压表（0～10V ，内阻20k Ω）；电流表（0～0.3A ，内阻1Ω）；滑动变阻器（5Ω，2A ）；学生电源（直流9V ），还有开关、导线。
为使实验误差尽量减小，画出实验电路图。 【解析】小灯泡的标示可知其额定电压U
I 额=
P 额U 额
=0. 66
额
=6V
，额定电流
=0. 1A ，在额定电压下的电阻R =60Ω。而变阻器的阻值
只有5Ω，若采用限流电路，回路中电流变化很小，测量数据相应就少，实验误差，故必须采用分压电路。
被测灯泡为小电阻，因此选择电流表外接法。实验电路如图4所示。
（3）实验中要求电压从零开始并连续变化时须采用分压电路；
图4
三、实验仪器的选择： 1、首先考虑安全因素：
如各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流不能超过其最大允许电流或电压。实际处理过程中，需要估算回路中的最小电流（一般应用假设变阻器采用限流接法时进行估算）。如：用伏安法测量标有“6V ，0.6W ” 字样的小灯泡的I —U 图线，则实际加在灯泡的电压的最大值不能超过6V 。
2、读数误差因素：
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的（应在量程的
31
13~23
最好），以减小读数
误差。实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流或电压（方法同上）。
如上例中，若提供6V 和15V 两种电压表供选择，显而易见，选择前者，读数误差更小。
3、对滑动变阻器：
除了考虑安全因素外，分压接法中，一般选择电阻值小而额定电流较大的变阻器；限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近（两者的比值一般在2倍或1/2倍左右）。
4、仪器选择的一般步骤： （1）首先选择唯一性的器材； （2）草画电路图，（暂不接电流表和电压表）；
（3）估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。
四、电路实物图的连接的基本方法：
1、依据题意条件，参照实物位置，画出电路图，并在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正负极及量程，电键需接在干路上。
2、从电源正极出发，选择一条包含元件最多的通路，依据“先串后并”的原则依次连接各个器件，一直到电源的负极，最后在将其余的元件和电压表并联在电路的某两点之间。 要点：为防止电表的正负接线柱接错或分压接法中回线错误，始终根据“电流的流向即为连线的方向” 。
3、对照电路图检查：
（1）连接导线是否在接线柱上，且导线不能相互交叉，不能横跨实物。
（2）电表的量程、正负极连接是否正确。
（3）滑动变阻器的滑动触头是否在正确的位置。
【例4】在“测定金属丝的电阻率”的实验中若估测金属丝的电阻R x 约为3Ω，为减小误差，并尽可能测量多组数据，要求电阻丝的发热功率P ＜0.75W ，备有器材如下：
A 、6V 直流电源； B 、直流电流表A 1（0～0.6A ，内阻0. 5Ω）；
C 、直流电流表A 2（0～3A ，内阻0. 01Ω）；
D 、直流电压表V 1（0～3V ，1k Ω）； E 、直流电压表V 2（0～15V ，5k Ω）； F 、滑动变阻器R 1（0～100Ω，最大允许电流1A ）； G 、滑动变阻器R 2（0～20Ω，最大允许电流1A ）； H 、电键、导线若干。
问：（1）上述器材选用 （用字母表示） （2）画出实验电路图。 （3）在图5中连接实物。
图
5
m
图
6
I 【解析】（1）首先选出唯一性的器材，即：A 、H ；∵ P ＜0.75W ，
=
P Rx
0. 753
=0. 5A
，
∴ 电流表选用 B （0～0.6A ，内阻0. 5Ω）；∵
U m =
P ⋅Rx
，U m
∴ 电流表选用 D （0～3V ，内阻1k Ω）
若采用限流接法，提供的两个变阻器都不便于调节，而题目中要求减小实验误差，故采
用变阻器分压接法，同时变阻器选择G （0～20 ，1A ）。故器材选用：ABDGH 。
图
7
∵ R V >>Rx ，∴ 采用电流表外接法。
（2）电路图如图6所示。
（3）实物连接图如图7所示。 说明：
学生在实物连接时，特别是分压法的实物连接很容易出错，技巧在于始终根据电流的流向作为连线的走向。