“唯有調整好自己的態度和方法,數學才能讓我們感受到探索和掌握的樂趣?;瘜W樂園作為一個平臺,歡迎您的關注!”
知識梳理:
內阻測試
1、伏安法:
①實驗原理:R=U/I
②實驗設備:電源、開關、電流表、電壓表、滑動變阻器、待測內阻及部分電線。
③實驗電路圖:
④實驗步驟:
(1)按圖接好電路,接線時注意斷開開關,在開關閉合前將滑動變阻器調至最大阻值;
(2)檢測無誤后,合上開關,調整滑動變阻器滑片P的位置,改變電阻兩端電流分別為U1、U2、U3,觀察相應值每次測量電壓表,并在設計記錄表中填寫I1、I2、I3:
(3)根據每次記錄的電流和電壓值,計算出其對應的電阻值,然后計算出它們的平均值
2、安全電阻法:
①實驗設備:電源、兩個開關、電流表、已知阻值的定值內阻R0、待測內阻Rx、幾根導線。
②實驗電路圖:
③實驗步驟:
(1)按圖連接電路,連接時注意斷開開關;
(2)S閉合,S1斷開,電壓表示為I1;
(3)S、S1閉合,電壓表讀數為I2;
(4) 估算:
U=I1R0
Ix=I2-I1
3.伏阻法
①實驗設備:電源,電壓表,兩個開關,一個已知阻值的固定內阻R0電阻的測量實驗步驟,幾根導線,待測內阻Rx。
②實驗電路圖:
③實驗步驟:
(1)按圖連接電路,連接時注意斷開開關;
(2)S1閉合,S2斷開,電流表讀數為U1;
(3)S1斷開,S2閉合,電流表讀數為U2;
4.等價替換法
①實驗設備:電源、電流表、兩個開關、一個內阻盒及數條導線、滑動變阻器、待測內阻Rx。
②實驗電路圖:
③實驗步驟:
(1)關閉開關,按電路圖接好實物,將滑動變阻器和內阻盒的阻值調到最大;
(2)合上開關S2,將滑動變阻器調整到適當位置,電壓表讀數為I;
(3)閉合開關S1,斷開S2,調整電阻箱使電壓表讀數為I;
(4) 讀取內阻盒的示值,記為R。
Rx表達式:Rx=R
經典例子:
典型案例一:
如圖(1),(A)為單刀雙擲開關實物圖,其符號如圖(B)所示,圖(2)為該開關的控制功能示例電路中的單刀雙擲開關。 當S與“1”接觸時,燈泡E1發光,當S與“2”接觸時,燈泡E2發光。 備有以下設備:電源(兩極間電流不變,但電流值未知)、內阻盒(用R0表示)、待測內阻(用Rx表示)、電流表(電阻值小于電源兩極之間的電流),單刀雙擲開關一個,導線若干。
(1) 根據上面給出的設備,設計一個標準電路圖,可以檢測和估算被測內阻Rx(接上后不能在實驗中拆卸)。
(2)寫出檢測的操作步驟和檢測到的數學量。
回答:
①;
②.
(3) 寫出用檢測值估計Rx 的表達式。
【分析】
(1)從伏安法測量內阻的原理可知,必須得到被測內阻兩端的電流和通過被測內阻的電壓; 由于實驗設備中沒有電壓表,可以利用串聯電路的電壓定律通過待測內阻獲得電壓;
(2)在實驗中,需要測量被測內阻的電流和串聯的固定內阻兩端的電流,這樣才能知道實驗步驟;
(3)用電流表測量待測內阻兩端的電流,通過電路的電壓由歐姆定理求得,利用歐姆定理可以得到內阻的表達式。
典型例子2,
給你以下設備:一個電源(電流未知)、一個標有“20Ω1A”的滑動變阻器、幾根電線、一個開關、一個電流表和一個待測Rx。 請設計一個可以測量Rx電路內阻的裝置。 要求:
① 畫出你設計的電路圖(電流表后面接電路的位置不要改變)。
【分析】
在沒有電壓表的情況下,利用已知內阻與被測內阻串聯時電壓相等的特性,即可得到電壓值; 被測內阻串聯一個已知最大阻值的滑動變阻器,電流表與被測內阻并聯,開關串接在電路中間控制電路中。 當滑動變阻器阻值為0時,測量電源電流; 當滑動變阻器處于最大值時,電流表測量被測內阻電流,根據串聯電路的電流特性,求滑動變阻器的電流,求滑動變阻器的電壓,即被測內阻電壓; 根據R=U/I估算內阻。 伏安法內阻測量是最常用的檢測方法。 當沒有電流表或電壓表,已知滑動變阻器的最大阻值時,也可測出被測內阻。 反抗。 只有一個電壓表組成并聯電路。 當滑動變阻器的滑塊滑動到最大值和最小值時,根據相等的電源電流得到被測內阻。
典型例子3:
現有電池組、電流表、開關、導線和已知阻值的固定內阻R0,沒有電流表,如何測量被測內阻Rx的阻值?
① 畫出你設計的電路圖(電流表后面接電路的位置不要改變)。
②簡述實驗操作步驟。
回答:
①;
②.
③ 根據測得的化學量寫出表達式
Rx=。
【回答】
方法一,
(1) 定值內阻R0和未知內阻Rx串聯,開關與Rx并聯,再與電源和另一個開關組成電路,如右圖:
(2)實驗步驟:
①按電路圖連接電路;
②合上開關S1,斷開開關S2,記下電壓表的指示I1;
③ 合上開關S1、S2,記下電壓表指示I2;
(3) ∵電源的電流不變, ∴ 根據歐姆定律:
U=I1(R0+Rx)=I2R0,解法為:
Rx=(I2?I1)R0/I1。
方法二,
(1)兩個內阻并聯,一個開關控制支路,另一個開關控制Rx大道,電壓表位于支路中,如右圖所示:
(2)實驗步驟:
①按電路圖連接電路;
②合上開關S1,斷開開關S2,記下電壓表的指示I1;
③ 合上開關S1、S2電阻的測量實驗步驟,記下電壓表指示I2;
(3) 在∵并聯電路中,支路等于主路電壓之和,
∴ R0 兩端的電壓:
Ix=I2?I1,
∵并聯電路中各通道兩端的電流相等,
∴U=I1R0=(I2?I1)Rx,解為:
Rx=I1R0/I2-I1。
因此,答案是:以上兩種方案都可以。
【分析】:
(1)可將兩個內阻串聯使用,開關管與其中一個內阻并聯。 閉合開關可以改變電路中的電壓,電源的電流可以用串聯電路的特性和歐姆定律來表示。 電源的電流沒有出現 Rx 的阻值可以通過等式得到;
(2) 可以將兩個內阻并聯通過固定內阻R0和未知內阻Rx來測量電壓,Rx的阻值可以利用并聯電路的電流特性和歐姆定律求得方程式。
典型例子4:
小亮在做“測量小燈泡內阻”的實驗,所用的小燈泡上標有2.5V字樣。
(1) 如圖為小亮未接電路,請將導線換成描邊線,完成實物圖:
(2)電路接通后,小亮測量了小燈泡的幾組電流電壓值。 記錄在表格中。
①小燈泡正常工作時的內阻為____Ω。
②小亮從數據中發現,燈泡的內阻發生了變化,你認為引起內阻變化的主要原因是_____。
(3) 完成上述實驗后,小梁看到滑動變阻器的符號模糊不清,于是想檢測變阻器的最大阻值Rx。 他從實驗室找到了一個稱為 R0 的固定內阻,并更換了燈泡。 同時,將有故障的電壓表拆下,借助其余設備(電流未知的電源、量程合適的電流表、滑動變阻器、開關各一根電線),不改變位置電流表及其連接,速度非常快。 快速測量 Rx 的大小。
①請將您設計的電路圖放在實線框內。
②簡述實驗過程中需要檢測的化學量,并用相應的字母表示:
(1)_____;
(2)_____;
③Rx=(用已知量和檢測量表示)。
【回答】:
(1)
典型例子5:
內阻采用伏安法測量,實驗電路如圖A所示
滑動變阻器串聯,電流表并聯在被測內阻的兩端; 滑動變阻器按照一上一下的原則連接;
(3)由于沒有電流表,已知滑動變阻器的最大阻值,可以將滑動變阻器看成一個定值內阻,使滑動變阻器的阻值為零,測出電壓,然后電阻最大化測量電壓,根據恒流電源的特性,列舉關系式求出未知內阻的阻值。