在研究“并聯電路的等效電阻”的學習過程中,同學們紛紛提出猜想和研究方法,如圖所示.
(1)請你運用學過的知識通過理論推導,探究并聯電路的等效電阻與各支路電阻的關系;
(2)請設計出一個實驗,來驗證你得出的結論.(簡述驗證過程與方法,并畫出實驗電路和記錄實驗數據的表格)
解:(1)設并聯電阻的阻值為R1和R2,并聯后等效電阻為R,通過它們的電流分別為I1、I2和I,有并聯電路的特點可知:
U=U1=U2…①
I=I1+I2…②
由歐姆定律I=代入②式得=++…③
將①代入③式得=++…
結論:并聯電路等效電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和.
(2)實驗電路
實驗表格
次數 | 電壓/U | 電流/I | R1 | R2 | R |
1 | |||||
2 | |||||
3 |
(1)先利用歐姆定律得出并聯電路中各電阻上的電流,然后將各電阻上的電流值,代入并聯電路的電流關系式中,結合并聯電路的電壓特點即可導出R與R1、R2的關系式.
(2)根據歐姆定律的變形公式U=IR,用總電流、總電阻、各分電阻和各分電阻中的電流表示串聯電路總電壓與各部分電壓之間的關系.
在電路中串聯兩個電阻和一個電流表;已知電源電壓,用電壓表分別測量兩個電阻兩端的電壓;然后利用歐姆定律和實驗數據進行驗證.
點評:本題考查歐姆定律及電阻并聯的應用,利用歐姆定律時注意各物理量的統一性.
設計實驗時,首先要有嚴密的思路,然后才能根據具體思路設計實驗方案.