¿Cómo elegir un voltímetro, un amperímetro y un reóstato deslizante de resistencia constante durante un experimento de electricidad física?

En experimentos eléctricos, como medir resistencia mediante voltamperometría. Medir la fuerza electromotriz y la resistencia interna de la fuente de alimentación, medir los diagramas de aparatos eléctricos, etc., implica el problema de cómo elegir equipos eléctricos experimentales, cómo elegir circuitos de medición y circuitos de control. Una selección razonable de equipos y circuitos experimentales puede hacer que el experimento se desarrolle sin problemas y la caja de operación experimental puede reducir el error experimental. Existe cierta flexibilidad a la hora de elegir el intérprete y el circuito adecuados. Hay algunos principios básicos que se deben dominar y seguir al resolver, a saber, "seguridad", "precisión" y "boxeo". Se consideran "precisión", "caja" y "pequeño error", "menos instrumentos", "menos consumo de energía" y otros aspectos. ¿Flexibilidad de uso...?

1. ¿Selección de instrumentos experimentales? De acuerdo con el programa de enseñanza y los requisitos del examen de ingreso a la universidad, la selección de equipos experimentales eléctricos es principalmente la selección de medidores eléctricos, reóstatos deslizantes, fuentes de alimentación y otros equipos. la selección se realiza a partir de los siguientes tres aspectos: 1. Según diferentes Elija un medidor eléctrico basándose en el principio de minimizar daños al medidor eléctrico y minimizar errores. Primero, asegúrese de que la corriente que fluye a través del amperímetro y el voltaje aplicado al voltímetro no excedan el rango operativo. Luego elija un rango razonable. Asegúrese de permitir que el puntero tenga una gran desviación (una fuerza es aproximadamente 2/3 del valor total) para reducir los errores de medición y lectura. 2. Seleccione el reóstato deslizante en función del rango de corriente o voltaje que pueda requerirse en el circuito. 3. Tenga cuidado de que la corriente que fluye a través del reóstato deslizante no exceda su clasificación. Para un reóstato de alta resistencia, si el cabezal deslizante se mueve ligeramente, la corriente y el voltaje cambiarán mucho y no se podrán usar directamente. 3. El negociador debe seleccionarse de acuerdo con los requisitos básicos del experimento. Para esta situación. Sólo si está familiarizado con los principios experimentales. para tomar la decisión adecuada.

Ejemplo 1: ¿Hay una resistencia R con una resistencia de aproximadamente 40? , la fuerza electromotriz es de 9 V, la resistencia interna es insignificante; el voltímetro V, el rango es de 0 a 10 V, la resistencia interna es de 20 ?, el rango es de 0 a 50 mA, la resistencia interna es de aproximadamente 20 Ω, el amperímetro? el rango es de 0 a 300 mA, la resistencia interna es de aproximadamente 4 Ω; Resistencias, con un rango de resistencia de 0 a 100 mA y una corriente nominal de 1 A; reóstato deslizante, con un rango de resistencia de 0 a 1700 mA y una corriente nominal de 1 A. , el rango de resistencia es 0~1700?, ​​la corriente nominal es 0.3A, interruptor S y varios cables. El diagrama del circuito experimental se muestra en la Figura 1. Durante el experimento, es necesario medir varios conjuntos de mediciones de corriente y voltaje. Para el experimento se debe seleccionar un amperímetro y un reóstato deslizante.

¿Análisis y solución? Primero estime el valor de corriente máximo que se puede alcanzar en el circuito. Suponga que se utiliza un amperímetro. La corriente en el circuito será el valor de corriente máximo que se puede alcanzar. , excede el rango de , suponiendo que el amperímetro ? entonces el rango del amperímetro no excede ? Esta elección sigue principios de seguridad.

Selección de reóstato deslizante. Supongamos que ? no está seleccionado, por lo que la intensidad de corriente en el circuito está entre 0,06 A y 0,18 A. Supongamos que la corriente mínima en el circuito es de aproximadamente ?, ¿la corriente mínima en el circuito es de aproximadamente?

Entonces, la intensidad de corriente en el circuito es de 0,005 A a 0,18 A, porque el rango del El amperímetro es de 0,3 A, la intensidad de corriente es de 0,06 A, lo que solo representa 1/5 del rango del amperímetro. En el rango de 1/5, si se aumenta la resistencia del reóstato deslizante, la indicación del amperímetro será menor y la lectura. El error será mayor, por lo que se dice que si la longitud de ajuste efectiva es demasiado pequeña, el valor de intensidad de corriente será demasiado sensible a los cambios en la posición de la pieza deslizante. El ajuste es inconveniente, por lo que se debe elegir un reóstato deslizante. Esta elección sigue el principio de conveniencia.

2. ¿Selección del circuito experimental (cableado interno y externo del amperímetro)?

Hay dos formas de conectar el voltímetro y el amperímetro al circuito: uno es el circuito que se muestra en la Figura 2A llamado circuito externo del amperímetro (denominado "método de conexión externa"); circuito que se muestra en la Figura 2B El circuito se denomina circuito interno del amperímetro (denominado "método de conexión interna"). El circuito que se muestra en la Figura 2B se denomina circuito de conexión interna de amperímetro (denominado "método de conexión interna"). Debido a la influencia de la resistencia del amperímetro y del voltímetro, se producirán errores tanto si el amperímetro está conectado interna como externamente. El error de medición externo es causado por el efecto de derivación del voltímetro. Se puede ver en la distribución de corriente del circuito paralelo que es inversamente proporcional a la resistencia. En este momento, se puede ignorar el efecto de derivación del voltímetro. sobre esta vez? Se puede ver que para circuitos que miden resistencia pequeña, se debe utilizar el método de conexión externa.

El error causado por el método de división interna es cuando el amperímetro divide el voltaje. Se puede ver en la distribución de voltaje del circuito en serie que es proporcional a la resistencia. Cuando el voltaje parcial del amperímetro es muy pequeño y se puede ignorar, ¿en este momento?, se debe usar una resistencia grande en el circuito del método en línea. Entonces, ¿cómo determinar si el valor de R es grande o pequeño? Según el análisis anterior, cuando la resistencia de la resistencia medida y la resistencia del voltímetro satisfacen ?, se debe utilizar el "método de conexión externa" para ser más preciso cuando la resistencia de la resistencia medida y la resistencia interna del amperímetro satisfacen ? Es decir, cuando la relación entre la resistencia que se está midiendo y la resistencia interna del amperímetro satisface. Cuando esto sucede, se debe utilizar el "método de conexión externa". [endif]-->?, el error de medición utilizando el método de "medición interna" es menor. Si?[endif]-->?[endif]-->?Cuando la derivación del voltímetro y la derivación del amperímetro tienen el mismo impacto en los resultados de la medición, puede elegir el "método de conexión interna" o el "método de conexión externa" .. ....?R en este momento a menudo se llama resistencia crítica. En ese momento, el efecto divisor de voltaje del amperímetro era más obvio que el del voltímetro, y debería usarse en un circuito externo. En ese momento, el efecto divisor de voltaje del voltímetro era más obvio que el del amperímetro. y debe usarse en un circuito externo. En este momento, el efecto divisor de voltaje del amperímetro El efecto es más obvio que el efecto de derivación del voltímetro y debe usarse en circuitos externos. Cuando, el efecto de derivación del voltímetro es más obvio que el del amperímetro y debe usarse en el circuito interno.

Ejemplo 2. Hay una pequeña bombilla marcada con "6V0.6W". Ahora queremos usar voltamperometría para medir la bombilla. Como se muestra en la figura, ¿se sabe cuál es el equipo utilizado? : amperímetro (0~ 0,3A, resistencia interna 1?? voltímetro (0~15V, resistencia interna 20k??); reóstato deslizante (0~30); ??, 2A); fuente de alimentación para estudiantes (DC 9V); Para reducir el error experimental, dibuje un diagrama de circuito experimental razonable...?

Análisis y respuesta Debido a que la resistencia interna del voltímetro es mucho mayor que la resistencia máxima de la bombilla 60?, entonces Se utiliza un amperímetro externo. El circuito se muestra en la Figura 3.

Ejemplo 3: Utilice voltamperometría para medir la resistencia R de una bobina de aproximadamente decenas de onzas. Se sabe que el rango del amperímetro utilizado es (0~0,6 V), la resistencia interna es 0,125. y el rango del voltímetro es (0~15 V), la resistencia interna es de 15 k y el voltaje de la batería es de 12 V, ¿qué método se debe utilizar para conectar el circuito?

Análisis y respuesta ¿Por qué?, y el valor de resistencia medido dado en la pregunta es de aproximadamente docenas de ohmios, que puede ser mayor que 43 kΩ o menor que 43 kΩ, por lo que se pueden usar circuitos internos y externos.

En experimentos específicos, si no lo sabes, puedes utilizar el método experimental para determinarlo, es decir, cambiando el método de conexión del medidor eléctrico y juzgando por los cambios en los punteros. del amperímetro y voltímetro.... ..?

3. ¿Selección del circuito de control?

Para cambiar el voltaje a través de la resistencia bajo prueba (o la intensidad de corriente en la resistencia bajo prueba), hay dos formas diferentes de conectar el reóstato deslizante de uso común a la fuente de alimentación, como se muestra en Figura 4. En la Figura 4, A es una conexión limitadora de corriente y B en la Figura 4 es una conexión divisoria de voltaje. La diferencia entre estos dos métodos de conexión es: (L El voltaje R en la resistencia de medición tiene un rango de ajuste diferente. Cuando el contacto deslizante P es impulsado por la fuente de alimentación, ¿Resistencia?

No incluida). ¿El rango de ajuste del voltaje a través de la resistencia que se mide, Figura 4A es? Hay diferencias en el control de la intensidad de corriente en la resistencia R que se está midiendo, para la Figura 4A. Cuando se ajusta R, la corriente a través de la resistencia bajo prueba cambiará significativamente, pero cuando se ajusta R, la corriente a través de R no cambiará significativamente. Se puede ver que solo cambia cuando R es igual o ambos son similares) Solo la posición de contacto del varistor hará que la corriente en la resistencia R cambie significativamente, controlando así la corriente en la resistencia R. Pero para la Figura 4B, independientemente del tamaño de la resistencia R, ajustar la posición del contacto del varistor deslizante puede hacer que la corriente a través de la resistencia medida R sea de 0 a ? 3) Según el análisis de pérdida de potencia, la Figura 4A es más pequeña que la Figura 4B. , y la Figura 4A es más pequeña que la Figura 4B. Tiene las ventajas de una carga de suministro de energía ligera y una conexión de circuito simple.

Con base en lo anterior, se pueden sacar las siguientes conclusiones: (1) Si el rango de voltaje en ambos extremos de la resistencia medida R debe ser grande, o la lectura de voltaje debe poder ajustarse desde cero, el circuito divisor de voltaje en la Figura 4B debe usarse; (2) Si se usa un circuito limitador de corriente, si la corriente mínima en el circuito es mayor o igual a la corriente nominal de la resistencia R que se está midiendo, se debe usar un circuito de presión en el circuito; 3) ¿Cuándo? Para hacer que la corriente en la resistencia bajo prueba cambie significativamente, también se debe usar un circuito divisor de voltaje (4) Cuando (o ambos son similares), aunque ambos circuitos pueden regular y controlar significativamente la corriente de carga; O ambos circuitos pueden cumplir los requisitos experimentales. Sin embargo, el circuito limitador de corriente de la Figura 4A tiene las ventajas de ahorro de energía, carga ligera de suministro de energía y conexión conveniente del circuito. Por lo tanto, se debe seleccionar el circuito limitador de corriente de la Figura 4A. Por ejemplo, en el Ejemplo 2, si el circuito utiliza un circuito limitador de corriente, la corriente mínima en el circuito es igual a la corriente nominal de la bombilla pequeña. El reóstato deslizante no puede ajustar la corriente y se debe instalar un circuito divisor de voltaje. utilizado, como se muestra en la Figura 3. Por lo tanto, cuando elegimos equipos eléctricos experimentales y circuitos experimentales, primero debemos determinar el amperímetro, voltímetro, reóstato deslizante y otros instrumentos de acuerdo con el propósito de la pregunta, luego determinar los temporizadores internos y externos del amperímetro y luego seleccionar el circuito de control. y dibuje el diagrama del circuito experimental. Ejemplo 4 Utilice voltamperometría para medir la resistencia de una resistencia. El equipo experimental existente es el siguiente: resistencia de mantenimiento (la resistencia es de aproximadamente 5 Ω, potencia nominal IW); amperímetro (rango 0 ~ 0,6 A), ¿resistencia interna 0,2?); (rango 0~3A, resistencia interna 0,05?); ¿voltímetro? (rango 0~3V, ¿voltímetro resistencia interna? (rango 0~15V, resistencia interna 15k?); (fuerza electromotriz 6V), interruptor, cable.

Para medir la resistencia con mayor precisión, garantizar la seguridad del equipo y facilitar su funcionamiento, se deben utilizar amperímetros y voltímetros y dibujar el diagrama del circuito experimental.

Análisis y respuestas: 1. ¿Determinar la resistencia del voltímetro y del amperímetro?

¿La resistencia medida? ¿La tensión nominal y la corriente nominal son aproximadamente?

Entonces ¿Elige el amperímetro?

2. ¿Determina el método de conexión dentro y fuera del amperímetro?

La resistencia crítica es ?.

Porque ?, el amperímetro debe estar conectado externamente.

3. ¿Determinar el circuito de control?

¿Porque el valor total del reóstato deslizante es mayor que el valor de resistencia medido?

¿Porque el valor total del reóstato deslizante es mayor que el valor de resistencia medido?

¿Conexión con limitación de corriente?

¿Conexión con limitación de corriente? ,?

Porque.

Si se utiliza el método de división de voltaje para conectar el varistor deslizante, traerá inconvenientes a la operación, por lo que el método de conexión limitador de corriente del varistor deslizante. Se debe seleccionar el circuito varistor como se muestra en la Figura 5.