20xx_最新高中物理_3-1恒定電流詳解分析(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 B B C C C 9 四 、電表的改裝 （ 1）電流表原理和主要參數 電流表 G 是根據通電線圈在磁場中受磁力矩作用發生偏轉的原理制成的，且指什偏角θ 與電流強度 I 成正比，即 θ ＝ kI，故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數有，表頭內阻Rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流 Ig：即電流表允許通過的最大電 流值，此時指針達到滿偏；滿偏電壓 U：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故 Ug＝ IgRg （ 2）電流表改裝成電壓表 方法：串聯一個分壓電阻 R，如圖所示，若量程擴大 n倍，即 n＝gUU ，則根據分壓原理，需串聯的電阻值gggR RnRUUR )1( ???，故量程擴大的倍數越高，串聯的電阻值越大。 （ 3）電流表改裝成電流表 方法：并聯一個分流電阻 R，如圖所示，若量程擴大 n 倍，即 n＝gII ，則根據并聯電路的分流原理，需要并聯的 電阻值1??? nRRIIR ggRg，故量程擴大的倍數越高，并聯電阻值越小。 需要說明的是，改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴大了，但通過電流表的最大電流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流 Ig和滿偏電壓 Ug，只是由于串聯電路的分壓及并聯電路的分流使表的量程擴大了。 【 例 7】 、一靈敏電流計，允許通過的最大電流（滿刻度電流）為 Ig=50μ A，表頭電阻 Rg=1kΩ，若改裝成量程為 Im=1mA的電流表，應并聯的電阻阻值為 Ω。若將改裝后的電流表再改裝成量程為 Um=10V的電壓表，應再串聯一個阻值為 Ω的電阻。（答案； 9944） 【 例 8】 如圖所示，四個相同的電流表分別改裝成兩個安培表和兩個伏特表。安培表 A1的量程大于 A2的量程，伏特表 V1的量程大于 V2 的量程，把它們按圖接入電路，則 安培表 A1 的讀數 安培表 A2的讀數； 安培表 A1的偏轉角 安培表 A2的偏轉角； 伏特表 V1 的讀數 伏特表 V2的讀數； 伏特表 V1的偏轉角 伏特表 V2的偏轉角； 解：大于 等于 大于等于 五 、伏安法 —— 電阻的測量 電阻的測量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有半偏法測電阻、電橋法測電阻、等效法測電阻等等 . 下面主要介紹伏安法測電阻的電路選擇 1．伏安法測電阻的兩種電路形式（如圖所示） 2．實驗電路（電流表內外接法）的選擇 （ 1）若AxRR ＞xVRR ，一般選電流表的內接法。 （ 2）若AxRR ＜xVRR ，一般選電流表外接法。 10 六、滑動變阻器的使用 滑動變阻器的限流接法與分壓接法的特點 如圖兩種電路中，滑動變阻器（最大阻值為 R0）對負載 RL的電壓、電流強度都起控制調節作用，通常把圖（ a）電路稱為限流接法，圖（ b）電路稱為分壓接法 . 其中，在限流電路中，通 RL的電流 IL=0RREL?，當 R0＞ RL時 IL主要取決于 R0 的變化，當 R0＜ RL時， IL主要取決于RL，特別是當 R0RL時，無論怎樣改變 R0的大小，也不會使 IL有較大變化 .在分壓電路中，不論 R0的大小如何，調節滑動觸頭 P 的位置，都可以使 IL有明顯的變化 . 滑動變阻 器的限流接法與分壓接法的選擇方法 （ 1）下列三種情況必須選用分壓式接法 ① 要求回路中某部分電路電流或電壓實現從零開始可連續調節時（如：測定導體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路），即大范圍內測量時，必須采用分壓接法 . ② 當用電器的電阻 RL 遠大于滑動變阻器的最大值 R0，且實驗要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組數據）時，必須采用分壓接法 .因為按圖（ b）連接時，因 RLR0＞ Rap，所以 RL 與 Rap的并聯值 R 并 ≈ Rap，而整個電路的總阻約為 R0，那么 RL兩端電壓 UL=IR 并=0RU Rap，顯然 UL∝ Rap，且 Rap越小，這種線性關系越好，電表的變化越平穩均勻，越便于觀察和操作 . ③ 若采用限流接法，電路中實際電壓（或電流）的最小值仍超過 RL的額定值時，只能采用分壓接法 . （ 2）下列情況可選用限流式接法 ① 測量時電路電流或電壓沒有要求從零開始連續調節，只是小范圍內測量，且 RL 與R0接近或 RL 略小于 R0，采用限流式接法 . ② 電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法 . ③ 沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可 考慮安裝簡便和節能因素采用限流式接法 . 【 例 9】 用伏安法測量某一電阻 Rx阻值，現有實驗器材如下：待測電阻 Rx（阻值約 5 Ω，額定功率為 1 W）；電流表 A1（量程 0~ A，內阻 Ω）；電流表 A2（量程 0~3 A，內阻 Ω）；電壓表 V1（量程 0~3 V，內阻 3 kΩ）；電壓表 V2（量程 0~15 V，內阻 15 kΩ）；滑動變阻器 R0（ 0~50 Ω），蓄電池（電動勢為 6 V）、開關、導線 . 為了較準確測量 Rx阻值，電壓表、電流表應選 ________，并畫出實驗電路圖 . 負載 RL 上電壓調節范圍（忽略電源內阻） 負載 RL 上電流調節范圍（忽略電源內阻） 相同條件下電路消耗的總功率 限流接法 0RRRLL? E≤ UL≤ E 0RREL?≤ IL≤LRE EIL 分壓接法 0≤ UL≤ E 0≤ IL≤LRE E（ IL+Iap） 比較 分壓電路調節范圍較大 分壓電路調節范圍 較大 限流電路能耗較小 11 解題方法與技巧：由待測電 阻 Rx額定功率和阻值的大約值，可以計算待測電阻 Rx的額定電壓、額定電流的值約為 U= 51??PR ≈ V， I= 5/1/ ?RP = A. 則電流表應選 A1，電壓表應選 V1. 又因 ??? VA RR = Ω＞ Rx，則電流表必須外接 . 因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻 Rx，故首先考慮滑動變阻器的限流接法，若用限流接法，則被測電阻 Rx上的最小電流為 Imin=505 6??? RE Ex= A＜ I 額 ，故可用限流電路 .電路如圖所示 . 【 例 10】 某電流表的內阻在 ～ ，現要測量其內阻，可選用的器材如下： A．待測電流表 A1（量程 ）； B．電壓表 V1（量程 3V，內阻約 2kΩ） C．電壓表 V2（量程 15V，內阻約 10kΩ）； D．滑動變阻器 R1（最大電阻 10Ω） E．定值電阻 R2（阻值 5Ω） F．電源 E（電動勢 4V） G．電鍵 S 及導線若干 （ 1）電壓表應選用 _____________； （ 2）畫出實驗電路圖； （ 3）如測得電壓表讀數 V，電流表讀數 I，則電流表 A1 內阻表達式為： RA = ____。 解：利用電壓表指電壓，電流表指電流的功能，根據歐姆定律 R=IU 計算電流表的內阻。由于電源電動勢為 4V， 在量程為 15V的電壓表中有 32 的刻度沒有利用，測量誤差較大，因而不能選；量程為 3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢，但可在電路中接入滑動變阻器進行保護，故選用電壓表 V1。由于電流表的內阻在 ～ ，量程為 ，電 流表上允許通過的最大電壓為 ，因而伏特表不能并聯在電流表的兩端，必須將一個阻值為 5Ω的定值電阻 R2與電流表串聯再接到伏特表上，才滿足要求。滑動變阻器在本實驗中分壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式 。故本題電壓表選用V1；設計電路圖如圖 1 所示；電流表 A1 內阻的表達式為： RA = IU R2。 七、 針對訓練 1．在如圖所示的電路中， R1=R2=R3，在 a、 c 間和 b、 c 間均接有用電器，且用電器均正常工作，設 R R R3上消耗的功率分別為 P PP3，則（ ） A． P1＞ P2＞ P3 B． P1＞ P3＞ P2 C． P1＞ P2=P3 D．因用電器的阻值未知，無法比較三個功率的大小 如圖所示的電路中， L L2 為“ 220V、 100W”燈泡， L L4為“ 220V， 40W”燈泡，現將兩端接入電路，其實際功率的大小順序是（ ） A． P4＞ P1＞ P3＞ P2 B． P4＞ P1＞ P2＞ P3 C． P1＞ P4＞ P2＞ P3 D． P1＞ P4＞ P3＞ P2 如圖所示，把 兩相同的電燈分別拉成甲、乙兩種電路，甲電路所加的電壓為 8V，乙電路所加的電壓為 14V。調節變阻器 R1和 R2使兩燈都正常發光，此時變阻器消耗的電功率分別為 P 甲 和 P 乙 ，下列關系中正確的是（ ） A． P 甲 ＞ P 乙 B． P 甲 ＜ P 乙 C． P 甲 = P 乙 D．無法確定 R1 R2 R3 a b c 12 如圖， D為一插頭，可接入電壓恒定的照明電路中， a、b、 c 為三只相同且功率較大的電爐， a 靠近電源， b、 c離電源較遠，而離用戶電燈 L 很近，輸電線有電阻。關于電爐接入電路后對電燈的影響，下列說法中正 確的是（ ） A．使用電爐 a 時對電燈的影響最大 B．使用電爐 b 時對電燈的影響比使用電爐 a 時大 C．使用電爐 c