估算在设计电学实验中的作用_教学参考-查字典物理网

估算是在解决实际问题时，抓住主要因素，忽略次要因素，运用相关的知识和规律对问题进行综合判断和分析。电学实验是高考的热点，因为电学实验的实验原理及电路设计可以考查学生对知识的迁移能力和创新能力，电学仪表及滑动变阻器的供电电路选择可以考查学生综合分析问题的能力，实物图的连接可考查学生的动手能力。在设计电学实验中，涉及电表的选择、滑动变阻器连接方式的确定等，一般都需要经估算加以确定。下面仅就2004年普通高等学校招生全国统一考试（四川、吉林、湖南等地区）实验题为例，说明估算在设计电学实验中作用。

题目用以下器材测量一只待测电阻R_x的阻值（900Ω～1000Ω）；

电源E，具有一定内阻，电动势约为9．0V；

电压表V₁，量程为1．5V，内阻r₁=750Ω；

电压表V₂，量程为5V，内阻r₂=2500Ω；

滑动变阻器R，最大阻值为100Ω；

单刀单掷开关S，导线若干。

（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻R_x的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。（本题（2）、（3）问及实物图略）

本题要求根据给定的实验器材和要求来完成待测电阻阻值的测定，涉及滑动变阻器供电电路的选择，即选择限流式电路还是分压式电路，在实验中究竟将滑动变阻器如何接入电路，要根据实验的要求和所给器材的规格决定。因待测电阻R的阻值在900Ω～1000Ω之间，滑动变阻器R的最大阻值约为100Ω，可估算R_x≈（9～10）R_m。若采用限流电路（如图1所示），电压调节范围很小，电压表V₁的最小示数为，超过电压表V₁的量程，故供电电路应采用滑动变阻器的分压接法。

本题涉及的另一个问题是确定测量电路，即伏安法测电阻。考虑到本题没有提供电流表，但电压表的内阻已知，此时电压表实际充当了双重角色，既当电压表又当电流表。可设计出以下四种测量电路（如图2中A、B，C、D所示）。

若采用图B所示电路，根据实验要求若电压表V₂的最小示数为5/3V，则此时电压表V₁的示数已超过其量程，故排除图B所示电路。若采用图D所示电路，电压表V₂和待测电阻R_x的并联电阻的最大值R_并＝，当电压表V₂最小示数为5/3V时。根据串联电路的规律，电压表V₁的示数超过其量程，故排除图D所示电路。同理通过估算可最终确定实验电路图如图3中甲或乙所示。