題目26:在“用電流表和電壓表測量內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中:
(1) 實(shí)驗(yàn)原理是——————。
(2) 右圖是用電流表和電壓表測試小燈泡電阻值的實(shí)物圖。 請用筆代替導(dǎo)線畫線,按實(shí)驗(yàn)要求完成電路連接。 (要求:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑塊P接右時(shí),電壓指示數(shù)字變大。)
?(3)電阻也可以通過其他方式檢測。 老師提供了以下設(shè)備:恒流電源(電流未知)、定值內(nèi)阻R0(阻值已知)、待測內(nèi)阻Rx、滑動(dòng)變阻器、適當(dāng)阻值的電壓表,和一個(gè)單極開關(guān) 兩根,幾根電線。 請選擇一些給定的設(shè)備進(jìn)行組合并完成實(shí)驗(yàn)。
①畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
②寫出實(shí)驗(yàn)的主要步驟。
③寫出Rx的表達(dá)式。
例子:
①實(shí)驗(yàn)電路圖:如右圖。
②實(shí)驗(yàn)步驟:將電壓表串聯(lián)在R0上,測量通過R0的電壓,記為I1; 將電壓表換成與Rx串聯(lián),測量通過Rx的電壓,記為I2。
測量 R. 兩端的電壓并將其表示為 I。
③Rx的表達(dá)式:Rx=I1R0/I2。
分析:
(1) R=U/I(歐姆定律)。
⑵如右圖:
?①為了減小滑動(dòng)變阻器的內(nèi)阻,電壓流過時(shí)內(nèi)阻絲的粗細(xì)需要加長,而且只需要從電源的負(fù)極開始就可以滿足這個(gè)條件。 從圖中可以看出,連接C和B就足夠了。
?②要真正掌握用電流表和電壓表檢測小燈泡電阻的實(shí)物圖和電路圖。
(3)第三題解法分析如下:
① 首先明確老師提供的設(shè)備:
電源:1、U始終不變,但未知;
定值內(nèi)阻R0:1,阻值已知;
待測內(nèi)阻Rx:1個(gè);
滑動(dòng)變阻器:1個(gè);
電壓表:1、這個(gè)很重要,說明它不同于標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法,需要自己設(shè)計(jì);
單極開關(guān):2個(gè);
電線:數(shù)條。
②題目中已經(jīng)提供了答題模板,現(xiàn)在需要照葫蘆畫瓢,按照模板一步一步來。
③首先設(shè)計(jì)電路圖:
Ⅰ 從老師提供的裝備中選擇合適的裝備,也就是說不一定要用到所有的裝備;
ii 由于電源電流未知,電壓表只有一個(gè),不可能將電路設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路。 由于只有一個(gè)已知條件,即定值內(nèi)阻R0的阻值,如右圖所示:
?iii 如果電路設(shè)計(jì)成串??聯(lián)電路,根據(jù)串聯(lián)電路的分流原理,需要用電壓表測量R1和Rx串聯(lián)時(shí)的電壓,測量總電壓。 只有這樣才能測出Rx的內(nèi)阻。
第一步:先將R1和Rx串聯(lián)起來,如右圖所示:
?此時(shí)電壓表檢測到流經(jīng)Rx和R0的電壓I1,則U = (Rx+R0) I1——①;
第二步:想辦法測量電路的總電壓,即電壓表只能測量流過R0的家用電器的電壓。 這時(shí)你應(yīng)該想到,如果Rx漏電,那么上面的電路只能測量流過R0的電壓I2,也就是總電壓; 如右圖所示:
?從圖中可以看出,當(dāng)S1和S2都閉合時(shí),檢測流過R0的電壓I2,此時(shí)有
∪總計(jì)=R0I2——②,
由式①和式②可知(Rx+R0I1=R0I2,
求解多項(xiàng)式表明 Rx=(I2-I1)R0/I1。
綜上所述高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路圖,第三題的電路圖和實(shí)驗(yàn)步驟如下:
?實(shí)驗(yàn)步驟:①閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,通過R0、Rx測量I1的電壓。
②將S1、S2均閉合,測量通R。 電壓 I2。
③Rx=(I2-I1)R0/I1
總結(jié):檢測內(nèi)阻阻值的原理就是歐姆定律。 實(shí)驗(yàn)時(shí),要在電路中串接滑動(dòng)變阻器,改變電路中的電壓和小燈泡兩端的電流,所以測量三組數(shù)據(jù)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路圖,求出內(nèi)阻的平均值。 在沒有電流表的情況下,有電壓表,已知內(nèi)阻,可用并聯(lián)分流法進(jìn)行測量。 也可以借助恒定電源電流和歐拉定理公式計(jì)算:將已知內(nèi)阻與待測內(nèi)阻串聯(lián),利用局部漏電(開關(guān)并聯(lián)一定阻值) 或用已知最大阻值的壓敏電阻代替已知內(nèi)阻。