1、第十一章第十一章 电路及其应用电路及其应用 学学 习习 目目 标标 1.通过复习初中学习的串、并联电路通过复习初中学习的串、并联电路,分析得出串、并联电路的分析得出串、并联电路的 电流、电压规律电流、电压规律,体会严谨的科学推理过程体会严谨的科学推理过程. 2.依据电流和电压的关系依据电流和电压的关系,推导得到串联和并联电路总电阻的表推导得到串联和并联电路总电阻的表 达式达式,体会等效思想在物理中的运用体会等效思想在物理中的运用. 3.通过建立简化模型通过建立简化模型,应用串、并联电路规律分析电压表和电流应用串、并联电路规律分析电压表和电流 表的改装原理表的改装原理,理解理想电表是一种科学抽象
2、的产物理解理想电表是一种科学抽象的产物,进一步体进一步体 会理想化模型的思想方法会理想化模型的思想方法. 4.结合串、并联电路特点结合串、并联电路特点,理解滑动变阻器的限流式和分压式接理解滑动变阻器的限流式和分压式接 法法,认识伏安法测电阻中电流表的内接法和外接法认识伏安法测电阻中电流表的内接法和外接法,能定性分析能定性分析 电压表和电流表的内阻对电阻测量的影响电压表和电流表的内阻对电阻测量的影响. 4 串联电路和并联电路串联电路和并联电路 知识点一知识点一 串、并联电路中的电流和电压串、并联电路中的电流和电压 答案答案:车灯突然不亮了车灯突然不亮了,但车继续行驶但车继续行驶,所以车灯和电动机
3、所以车灯和电动机 是并联的是并联的.流经电动机的电流和流经车灯的电流不相等流经电动机的电流和流经车灯的电流不相等,电电 压相等压相等. 1.如图所示如图所示,遥控车在行驶的过程中遥控车在行驶的过程中,车灯突然不亮了车灯突然不亮了,但车但车 继续行驶继续行驶,车灯和电动机是如何连接的车灯和电动机是如何连接的?流经电动机的电流流经电动机的电流 和流经车灯的电流是否相等和流经车灯的电流是否相等?电压呢电压呢? 2.串、并联电路中的电流特点串、并联电路中的电流特点:串联电路中的电流串联电路中的电流 , 并联电路的总电流等于各支路电流并联电路的总电流等于各支路电流 . 3.串联电路两端的总电压等于各部分
4、电路两端电压串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 . 4.并联电路的总电压与各支路电压并联电路的总电压与各支路电压 . 处处相等处处相等 之和之和 之和之和 相等相等 知识点二知识点二 串、并联电路中的电阻串、并联电路中的电阻 1.在同一电路中在同一电路中,串联接入的相同灯泡越多串联接入的相同灯泡越多,灯泡亮度越暗灯泡亮度越暗; 并联接入的相同灯泡增多并联接入的相同灯泡增多,每个灯泡的亮度几乎不变每个灯泡的亮度几乎不变.试分试分 析其原因析其原因. 答案答案:串联电路中串联电路中,灯泡越暗灯泡越暗,说明流经灯泡的电流越小说明流经灯泡的电流越小,由由 I= 知 知,电路的总电阻越大电路的总
5、电阻越大.并联接入的相同灯泡增多并联接入的相同灯泡增多,但灯泡但灯泡 的亮度几乎不变的亮度几乎不变,通过每个灯泡的电流不变通过每个灯泡的电流不变,即电路中的总即电路中的总 电流变大电流变大,由由I= 知 知,电路的总电阻减小电路的总电阻减小. 2.串联电路的总电阻等于各部分电路电阻串联电路的总电阻等于各部分电路电阻,即即R=(n个电个电 阻串联阻串联). 3.并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的,即即 = (n 个电阻并联个电阻并联). 之和之和 R1+R2+Rn 倒数之和倒数之和 + + 知识点三知识点三 电压表和电流表的电路结构电压表和电流表的电路结构
6、1.小量程电流表小量程电流表(表头表头)包含哪三个参数包含哪三个参数?三个参数之间有什三个参数之间有什 么关系么关系? 答案答案:三个参数三个参数:内阻内阻Rg、满偏电流、满偏电流Ig、满偏电压、满偏电压Ug.三者之三者之 间的关系为间的关系为Ug=IgRg. 2.图甲是学生用的电压表图甲是学生用的电压表,该电压表的量程有哪几个该电压表的量程有哪几个?图乙中图乙中 电压表的读数是多少电压表的读数是多少?电压表是怎样由小量程电流表电压表是怎样由小量程电流表(表头表头) 改装而成的改装而成的? 甲甲 乙乙 答案答案:题图甲电压表有题图甲电压表有03 V和和015 V两个量程两个量程.图乙中电压图乙
7、中电压 表的读数为表的读数为2.50 V.小量程电流表小量程电流表(表头表头)串联一个分压电阻即串联一个分压电阻即 可改装成电压表可改装成电压表,如图所示如图所示. 3.图甲是学生用的电流表图甲是学生用的电流表,该电流表的量程有哪几个该电流表的量程有哪几个?图乙中图乙中 电流表的读数是多少电流表的读数是多少?电流表是怎样由小量程电流表电流表是怎样由小量程电流表(表头表头) 改装而成的改装而成的? 甲甲 乙乙 答案答案:题图甲电流表有题图甲电流表有00.6 A和和03 A两个量程两个量程,图乙电流表图乙电流表 的读数为的读数为0.12 A.小量程电流表小量程电流表(表头表头)并联一个分流电阻即可
8、并联一个分流电阻即可 改装成量程较大的电流表改装成量程较大的电流表,如图所示如图所示. 小试身手小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误错误 的打“的打“”).”). 1.串联电路两端的总电压一定比该电路中某一用电器两端串联电路两端的总电压一定比该电路中某一用电器两端 的电压高的电压高.( ) 2.并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流大并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流大. ( ) 3.电路中电阻的个数越多电路中电阻的个数越多,电路的总电阻越大电路的总电阻越大.( ) 4.两个电阻并联两个电阻并联,如果一个电
9、阻增大如果一个电阻增大(另一个电阻不变另一个电阻不变),则总则总 电阻减小电阻减小. ( ) 5.将小量程电流表改装成电压表需要并联一个电阻将小量程电流表改装成电压表需要并联一个电阻.( ) 6.电流表中并联的电阻的作用是分去一部分电压电流表中并联的电阻的作用是分去一部分电压.( ) 探究探究一一 串、并联电路中的规律串、并联电路中的规律 问题情境问题情境 如图甲所示如图甲所示,电阻电阻R1、R2、R3组成串联电路组成串联电路.如图乙所示如图乙所示,电阻电阻 R1、R2、R3组成并联电路组成并联电路. 甲甲 乙乙 1.串联电路中电流为什么处处相等串联电路中电流为什么处处相等?各电阻两端电压与电
10、阻各电阻两端电压与电阻 存在怎样的关系存在怎样的关系? 答案答案:由于恒定电流电路中各处电荷的分布是稳定的由于恒定电流电路中各处电荷的分布是稳定的,在任何在任何 位置的电荷都不可能越来越多或越来越少位置的电荷都不可能越来越多或越来越少.在串联电路中在串联电路中,电电 路中各处的电荷分布保持不变路中各处的电荷分布保持不变,相同时间内通过相同时间内通过0、1、2、3 各点的电荷量必然相等各点的电荷量必然相等,因此串联电路中电流处处相等因此串联电路中电流处处相等. 根据欧姆定律知根据欧姆定律知 = = ,即串联电路中各电阻两端的电即串联电路中各电阻两端的电 压与电阻成正比压与电阻成正比. 2.串联电
11、路两端的总电压串联电路两端的总电压U为什么等于各电阻两端电压之和为什么等于各电阻两端电压之和? 答案答案:题图甲中题图甲中,如果以如果以0、1、2、3分别表示电路中分别表示电路中0、1、 2、3各点的电势各点的电势 ,以以U01、U12、U23、U03分别表示分别表示0与与1、1与与 2、2与与3 、0与与3之间的电势差之间的电势差,有有U01=0-1,U12=1-2,U23= 2-3,所以所以U01+U12+U23=0-3=U03,即串联电路两端的总电压即串联电路两端的总电压 等于各部分电路两端的电压之和等于各部分电路两端的电压之和. 3.如何证明串联电路总电阻等于各电阻之和如何证明串联电路
12、总电阻等于各电阻之和? 答案答案:电阻串联起来接入电路电阻串联起来接入电路,作为一个整体作为一个整体,它相当于一个电它相当于一个电 阻阻R,由于由于U03=U01+U12+U23,即即IR=IR1+IR2+IR3,故故R=R1+R2+R3, 即串联电路总电阻等于各电阻之和即串联电路总电阻等于各电阻之和. 4.为什么并联电路总电流等于各支路电流之和为什么并联电路总电流等于各支路电流之和? 答案答案:题图乙中题图乙中,只有在相同时间内流过干路只有在相同时间内流过干路0点的电荷量等点的电荷量等 于进入各支路于进入各支路1、2、3各点的电荷量之和各点的电荷量之和,才能保证电路中才能保证电路中 各处的电
13、荷的分布不变各处的电荷的分布不变,因此有因此有I=I1+I2+I3,即并联电路总电即并联电路总电 流等于各支路电流之和流等于各支路电流之和. 5.为什么并联电路的总电压等于各支路电压为什么并联电路的总电压等于各支路电压?各支路的电流各支路的电流 与电阻存在怎样的关系与电阻存在怎样的关系? 答案答案:题图乙中题图乙中,不考虑导线的电阻不考虑导线的电阻,0、1、2、3各点之间没有各点之间没有 电势差电势差,它们具有相同的电势它们具有相同的电势.同样同样,几个电阻右边的电势也相几个电阻右边的电势也相 同同,因此因此U=U1=U2=U3,即并联电路总电压与各支路电压相等即并联电路总电压与各支路电压相等
14、. 根据欧姆定律和并联电路电压关系知根据欧姆定律和并联电路电压关系知,I1R1=I2R2=I3R3,即并联即并联 电路各支路的电流与电阻成反比电路各支路的电流与电阻成反比. 6.如何证明并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数如何证明并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数 之和之和? 答案答案:电阻并联接入电路电阻并联接入电路,作为一个整体作为一个整体,它相当于一个电它相当于一个电 阻阻R,由于由于I=I1+I2+I3,所以所以 = + + ,故 故 = + + ,即并 即并 联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和. 过程建构过程建构 1.电压和电流
15、的分配关系电压和电流的分配关系. (1)串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比,即即 = = = 总 总 =I. (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反 比比,即即I1R1=I2R2=InRn=I总 总R总总=U. 2.串、并联电路总电阻的比较串、并联电路总电阻的比较. 比较项比较项 串联电路串联电路 并联电路并联电路 不同点不同点 n个相同电阻个相同电阻R串联串联,总电阻总电阻 R总 总=nR n个相同电阻个相同电阻R并联并联,总电总电 阻阻R总 总= R总 总大于任一电阻阻值 大于
16、任一电阻阻值 R总 总小于任一电阻阻值 小于任一电阻阻值 一个大电阻和一个小电阻一个大电阻和一个小电阻 串联时串联时,总电阻接近大电阻总电阻接近大电阻 一个大电阻和一个小电阻一个大电阻和一个小电阻 并联时并联时,总电阻接近小电阻总电阻接近小电阻 相同点相同点 无论串联还是并联无论串联还是并联,多个电阻中的任一电阻增大或减小多个电阻中的任一电阻增大或减小, 总电阻都随之增大或减小总电阻都随之增大或减小 【典例【典例1】(多选多选)一个一个T形电路如图所示形电路如图所示,电路中的电阻电路中的电阻R1= 10 ,R2=120 ,R3=40 .另有一输出电压为另有一输出电压为100 V的测试电的测试电
17、 源源,则则 ( ) A.当用导线连线当用导线连线cd两端时两端时,ab之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 B.当用导线连线当用导线连线ab两端时两端时,cd之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 C.当当ab两端接测试电源时两端接测试电源时,cd两端的电压为两端的电压为80 V D.当当cd两端接测试电源时两端接测试电源时,ab两端的电压为两端的电压为80 V 解析解析:当用导线连接当用导线连接cd两端时两端时,等效电路如图甲所示等效电路如图甲所示.等效电等效电 阻阻R=R1+ +=40 ,选项 选项A正确正确.同理当用导线连接同理当用导线连接ab两端两端 时时,等效电阻等效电阻R=R2+
18、+=128 ,选项 选项B错误错误. 答案答案:AC 当当ab两端接测试电源时两端接测试电源时,等效电路如图乙所示等效电路如图乙所示.根据欧姆定根据欧姆定 律得律得I= +=2 A,所以 所以Ucd=IR3=80 V,选项选项C正确正确;同理当同理当cd 两端接测试电源时两端接测试电源时,根据欧姆定律得根据欧姆定律得I= += A,所以 所以Uab= IR3=25 V,选项选项D错误错误. 甲甲 乙乙 【典例【典例2】由四个电阻连接成的电路如图所示】由四个电阻连接成的电路如图所示,其中其中R1=8 , R2=4 ,R3=6 ,R4=3 . (1)求求a、d之间的总电阻之间的总电阻. (2)如果
19、把如果把42 V的电压加在的电压加在a、d两端两端,则通过每个电阻的电流则通过每个电阻的电流 是多少是多少? 解析解析:本题考查串、并联电路的规律本题考查串、并联电路的规律,理解串、并联电路理解串、并联电路 的电流、电压、电阻的规律是解题的关键的电流、电压、电阻的规律是解题的关键. (1)由题图可知由题图可知Rcd= +=2 . 故故Rad=R1+R2+Rcd=8 +4 +2 =14 . (2)由欧姆定律知由欧姆定律知I= =3 A,即通过 即通过R1、R2的电流为的电流为3 A. 设通过设通过R3、R4的电流分别为的电流分别为I3、I4,则由并联电路电压相则由并联电路电压相 等等,得得I3R
20、3=I4R4,又又I3+I4=3 A,解得解得I3=1 A,I4=2 A. 答案答案:(1)14 (2)3 A 3 A 1 A 2 A 处理简单混联电路的方法处理简单混联电路的方法 (1)明确电路的连接方式明确电路的连接方式,画出等效电路图画出等效电路图. (2)准确地利用串、并联电路的基本规律、特点准确地利用串、并联电路的基本规律、特点. (3)灵活地选用恰当的公式进行计算灵活地选用恰当的公式进行计算. 探究二探究二 电压表和大量程电流表的改装电压表和大量程电流表的改装 问题情境问题情境 如图所示如图所示,有一个表头有一个表头,其内阻其内阻Rg=30 ,满偏电流满偏电流Ig=1 mA. 1.
21、若要把它改装成量程为若要把它改装成量程为03 V的电压表的电压表. (1)能让能让3 V的电压全部加在表头两端吗的电压全部加在表头两端吗?如果不能如果不能,应该怎应该怎 么办么办? 答案答案:不能不能,因为表头满偏电压因为表头满偏电压Ug=IgRg= 0.03 V,远远小于远远小于3 V.应该给表头串联一应该给表头串联一 个大的分压电阻个大的分压电阻,如图所示如图所示. (2)要串联的电阻分担多少电压要串联的电阻分担多少电压?其电阻是多大其电阻是多大?改装后的改装后的 电压表内阻电压表内阻RV是多大是多大?改装后的表盘需要做怎样的改变改装后的表盘需要做怎样的改变? 答案答案:串联的分压电阻需分
22、担的电压串联的分压电阻需分担的电压UR=3 V-0.03 V=2.97 V, 其阻值其阻值R= =2.97103 ,改装后的电压表内阻改装后的电压表内阻RV=Rg+R= 3.0 k. 将表盘上的电流刻度改成电压刻度将表盘上的电流刻度改成电压刻度,1 mA处改为处改为3 V,然后根然后根 据刻度格数将刻度盘均分据刻度格数将刻度盘均分,该电压表量程为该电压表量程为03 V. 2.若要把该表头改装成量程为若要把该表头改装成量程为00.6 A的电流表的电流表. (1)能让能让0.6 A的电流全部通过表头吗的电流全部通过表头吗?如果不能如果不能,应该怎么办应该怎么办? 答案答案:不能不能,因为表头的满偏
23、电流只有因为表头的满偏电流只有1 mA,远远小于远远小于0.6 A, 应该给表头并联一个小的分流电阻应该给表头并联一个小的分流电阻,如图所示如图所示. (2)并联的电阻中流过的电流多大并联的电阻中流过的电流多大?其电阻是多大其电阻是多大?改装改装 后的电流表内阻后的电流表内阻RA是多大是多大?改装后的表盘需要做怎样的改装后的表盘需要做怎样的 改变改变? 答案答案:并联的分流电阻需分担的电流并联的分流电阻需分担的电流IR=0.6 A-0.001 A= 0.599 A,其阻值其阻值R= =0.05 .改装后的电流表内阻改装后的电流表内阻 RA= +=0.05 .将表盘满刻度 将表盘满刻度1 mA处
24、改为处改为0.6 A,然后然后 根据刻度格数将刻度盘均分根据刻度格数将刻度盘均分,该电流表量程为该电流表量程为00.6 A. 过程建构过程建构 1.电压表、电流表的改装及其特点电压表、电流表的改装及其特点. 两表改装两表改装 表头改装成电压表表头改装成电压表 表头改装成大量程电流表表头改装成大量程电流表 内部电路内部电路 R的作用的作用 分压分压 分流分流 R的阻值的阻值 R= -Rg R= Rg 电表量程电表量程 U=Ig(R+Rg) I= + Ig 电表的电表的 总内阻总内阻 RV=Rg+R RA= + 使用使用 电压表并联在被测电路两端电压表并联在被测电路两端,“+”接”接 线柱接电势较
25、高的一端线柱接电势较高的一端 电流表串联在被测电路中电流表串联在被测电路中,电流从“电流从“+” 接线柱流入接线柱流入 2.电表的校对电表的校对. 按如图所示的电路对改装后的电表进行校对按如图所示的电路对改装后的电表进行校对,校对时注意校对时注意 搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值. 【典例【典例3】把表头改装成大量程电流表时】把表头改装成大量程电流表时,下列说法正确的下列说法正确的 是是( ) A.改装原理为并联电阻能增大通过表头的电流改装原理为并联电阻能增大通过表头的电流 B.改装后改装后,表头本身允许加的电压增大了表头本身允许加的电压
26、增大了 C.改装后改装后,表头自身的电阻减小了表头自身的电阻减小了 D.改装后使用时改装后使用时,表头本身的参量都不改变表头本身的参量都不改变,整个并联电路整个并联电路 允许通过的电流增大了允许通过的电流增大了 解析解析:本题考查电表的改装原理本题考查电表的改装原理.把表头改装成大量程的电把表头改装成大量程的电 流表时流表时,只是并联了一个分流电阻只是并联了一个分流电阻,使整个并联电路允许通使整个并联电路允许通 过的电流增大过的电流增大,但表头的各参量都不变但表头的各参量都不变,故选项故选项A、B、C错错 误误,选项选项D正确正确. 答案答案:D 【典例【典例4】在如图所示的电路中】在如图所示
27、的电路中,小量程电流表的内阻小量程电流表的内阻 Rg=100 ,满偏电流满偏电流Ig=1 mA,R1=900 ,R2= . (1)当当S1和和S2均断开时均断开时,改装成的是什么表改装成的是什么表?量程为多大量程为多大? (2)当当S1和和S2均闭合时均闭合时,改装成的是什么表改装成的是什么表?量程为多大量程为多大? 学会审题学会审题 解析解析:(1)S1和和S2均断开时均断开时,电阻电阻R1与表头串联与表头串联,可组成电压表可组成电压表, 电压表的内阻电压表的内阻RV=Rg+R1=1 000 ,所以电压表两端的电压所以电压表两端的电压 最高为最高为U=IgRV=0.0011 000 V=1
28、V.即改装成的电压表的量即改装成的电压表的量 程为程为1 V. (2)S1和和S2均闭合时均闭合时,电阻电阻R1被短接被短接,电阻电阻R2与小量程电流表与小量程电流表 并联并联,组成较大量程的电流表组成较大量程的电流表.当小量程电流表满偏时当小量程电流表满偏时,通过通过 R2的电流为的电流为IR2= =. A=0.999 A,故改装成的电流故改装成的电流 表的量程为表的量程为I=IR2+Ig=0.999 A+0.001 A=1 A. 答案答案:(1)电压表电压表 1 V (2)电流表电流表 1 A 探究三探究三 滑动变阻器的两种接法滑动变阻器的两种接法 如图所示的电路中如图所示的电路中,U=1
29、20 V,滑动变阻器滑动变阻器R2的最大值为的最大值为 200 ,R1=100 . 甲甲 乙乙 1.当滑片滑动至当滑片滑动至R2的中点时的中点时,如何计算如何计算ab两端的电压两端的电压? 答案答案:图甲中图甲中,当滑片滑动至当滑片滑动至R2的中点时的中点时,电阻电阻R1与滑动变阻与滑动变阻 器滑片以下的部分串联器滑片以下的部分串联,电路的等效电阻为电路的等效电阻为R=R1+ =200 , 电路中的电流为电路中的电流为I= =0.6 A,ab两端的电压为 两端的电压为Uab=IR1=60 V. 图乙中图乙中,当滑片滑动至当滑片滑动至R2的中点时的中点时,电阻电阻R1与滑动变阻器滑片与滑动变阻器
30、滑片 以下的部分并联以下的部分并联,再与滑动变阻器再与滑动变阻器R2滑片以上的部分串联滑片以上的部分串联,R1 与与R2并联部分的等效电阻为并联部分的等效电阻为R并 并=50 ,电路的等效电阻为 电路的等效电阻为 R=R并 并+ =150 ,电路中的电流为电路中的电流为I= =0.8 A,ab两端的电 两端的电 压为压为Uab=IR并 并=40 V. 2.滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,ab两端的两端的 电压如何变化电压如何变化?取值范围是多少取值范围是多少? 答案答案:图甲中图甲中,当滑片在滑动变阻器的最下端时当滑片在滑动变阻器的最下端时
31、,ab两端的电压两端的电压 为为Uab=120 V,当滑片在滑动变阻器的最上端时当滑片在滑动变阻器的最上端时,ab两端的电压两端的电压 为为Uab=40 V.所以所以,滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过 程中程中,ab两端的电压减小两端的电压减小,ab两端电压的取值范围为两端电压的取值范围为40120 V. 图乙中图乙中,当滑片在滑动变阻器的最下端时当滑片在滑动变阻器的最下端时,ab两端的电压为两端的电压为 Uab=0,当滑片在滑动变阻器的最上端时当滑片在滑动变阻器的最上端时,ab两端的电压为两端的电压为 Uab=120 V.滑片从滑动变阻器的最下端滑
32、到最上端的过程滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程 中中,ab两端的电压增大两端的电压增大,ab两端电压的取值范围为两端电压的取值范围为0120 V,也就也就 是说是说ab两端可获得两端可获得0和和U之间的任意电压之间的任意电压. 3.滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,图甲和图甲和 图乙中流过图乙中流过R1的电流的取值范围分别是多少的电流的取值范围分别是多少? 答案答案:图甲中电流的取值范围是图甲中电流的取值范围是 + ,即 即0.41.2 A,图乙图乙 中电流的取值范围是中电流的取值范围是0 ,即 即01.2 A. 4.在图甲、乙中在图
33、甲、乙中,滑动变阻器在电路中的接法分别是什么滑动变阻器在电路中的接法分别是什么?要要 使被测电阻两端的电压从使被测电阻两端的电压从0开始变化开始变化,应该采用滑动变阻器应该采用滑动变阻器 的哪种接法的哪种接法? 答案答案:图甲中滑动变阻器的接法是限流式接法图甲中滑动变阻器的接法是限流式接法,图乙中滑动图乙中滑动 变阻器的接法是分压式接法变阻器的接法是分压式接法.要使被测电阻两端的电压从要使被测电阻两端的电压从0 开始变化开始变化,应该采用分压式接法应该采用分压式接法. 1.两种接法的选择两种接法的选择. (1)滑动变阻器必须使用分压式接法的几种情况滑动变阻器必须使用分压式接法的几种情况: 要求
34、电压表能从要求电压表能从0开始读数开始读数; 待测电阻待测电阻RxRm(滑动变阻器的最大阻值滑动变阻器的最大阻值)时时; 采用限流式接法采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电路中的最小电流仍超过电路中电表、 电阻允许通过的最大电流电阻允许通过的最大电流. (2)通常情况下通常情况下,限流式电路结构简单、耗能少限流式电路结构简单、耗能少.滑动变阻器滑动变阻器 的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从0开始开始 变化变化,应优先使用限流式接法应优先使用限流式接法. 过程建构过程建构 2.滑动变阻器两种接法中的连线特点滑动变阻器两种接法中
35、的连线特点. (1)限流式接法一般滑动变阻器只接入“一下一上”两个限流式接法一般滑动变阻器只接入“一下一上”两个 接线柱接线柱,即将瓷筒上的一个接线柱和金属杆上的一个接线即将瓷筒上的一个接线柱和金属杆上的一个接线 柱连入电路柱连入电路. (2)分压式接法中滑动变阻器必须有三个接线柱接入电路分压式接法中滑动变阻器必须有三个接线柱接入电路, 且是“两下一上”且是“两下一上”,即将滑动变阻器瓷筒上的两个接线柱即将滑动变阻器瓷筒上的两个接线柱 和金属杆上的任意一个接线柱接入电路和金属杆上的任意一个接线柱接入电路,滑动变阻器的任滑动变阻器的任 何部分不会被短接何部分不会被短接. 【典例典例5】如图所示如
36、图所示,滑动变阻器滑动变阻器R1的最大阻值是的最大阻值是200 , R2=300 ,A、B两端的电压两端的电压UAB=8 V. (1)当当S断开时断开时,移动滑片移动滑片P,R2两端的电压的变化范围是多少两端的电压的变化范围是多少? (2)当当S闭合时闭合时,移动滑片移动滑片P,R2两端的电压的变化范围是多少两端的电压的变化范围是多少? 解析解析:(1)S断开时断开时,滑动变阻器为限流式接法滑动变阻器为限流式接法,R1滑片以下的滑片以下的 部分不接入电路中部分不接入电路中,当滑片当滑片P在最上端时在最上端时,R1接入电路的电接入电路的电 阻为阻为0,此时此时R2获得的电压最大获得的电压最大,等
37、于等于8 V;当滑片当滑片P在最下端在最下端 时时,R1与与R2串联串联,此时此时R2两端的电压最小两端的电压最小,UR2= + UAB= 4.8 V,所以所以R2两端的电压的变化范围为两端的电压的变化范围为4.88 V. (2)当当S闭合时闭合时,滑动变阻器滑动变阻器R1为分压式接法为分压式接法,当滑片在最下当滑片在最下 端时端时,R2两端电压为两端电压为0,当滑片在最上端时当滑片在最上端时,R2两端的电压最两端的电压最 大大,为为8 V,所以所以R2两端的电压的变化范围为两端的电压的变化范围为08 V. 答案答案:(1)4.88 V (2)08 V 探究四探究四 伏安法测电阻伏安法测电阻
38、问题情境问题情境 一同学设计了如下两种电路图测量一待测电阻一同学设计了如下两种电路图测量一待测电阻R的阻值的阻值. 甲甲 乙乙 1.这两种电路测量电阻的原理是什么这两种电路测量电阻的原理是什么?图甲、乙分别是电图甲、乙分别是电 流表的哪种接法流表的哪种接法? 答案答案:根据电阻的定义根据电阻的定义,把电压表示数和电流表示数之比作把电压表示数和电流表示数之比作 为电阻的测量值为电阻的测量值,即电阻的测量值为即电阻的测量值为R= .图甲是电流表外图甲是电流表外 接法接法,图乙是电流表内接法图乙是电流表内接法. 2.按甲、乙两种电路进行实验按甲、乙两种电路进行实验,得到的电阻的测量值分别为得到的电阻
39、的测量值分别为 R1、R2.已知电阻的真实值为已知电阻的真实值为R真 真.两种方式得到的测量值和 两种方式得到的测量值和 真实值之间有什么关系真实值之间有什么关系? 答案答案:图甲中图甲中,电压表测量值为电阻两端电压的真实值电压表测量值为电阻两端电压的真实值,U测 测 =U真 真,由于电压表的分流作用 由于电压表的分流作用,电流表测量值电流表测量值I测 测=I真真+IV,故电 故电 阻的测量值阻的测量值R1= 测 测 测 测 = 真 真 真 真+= 真 真 真 真+R真真. 3.产生误差的主要原因是什么产生误差的主要原因是什么? 答案答案:图甲中电压表分流、图乙中电流表分压图甲中电压表分流、图
40、乙中电流表分压,是产生误差是产生误差 的主要原因的主要原因. 4.电流表的内阻约为电流表的内阻约为0.05 ,电压表的内阻约为电压表的内阻约为3 k,若被测若被测 电阻电阻R的阻值约为的阻值约为1 ,采用哪种电路测量电阻误差会比较采用哪种电路测量电阻误差会比较 小小?当被测电阻的阻值约为当被测电阻的阻值约为1 k时又如何时又如何? 答案答案:若被测电阻若被测电阻R的阻值约为的阻值约为1 ,采用电流表外接时采用电流表外接时,被测被测 电阻的测量值为电阻的测量值为R1= 测 测 测 测 = +=1 .采用内接法时 采用内接法时,被测电阻被测电阻 的测量值为的测量值为R测 测=R+RA=1.05 .
41、 显然显然,由于被测电阻的阻值和电压表的内阻相差很大由于被测电阻的阻值和电压表的内阻相差很大,被被 测电阻相当于小电阻测电阻相当于小电阻,采用电流表外接法测量电阻误差采用电流表外接法测量电阻误差 比较小比较小. 若被测电阻的阻值约为若被测电阻的阻值约为1 k,采用外接法时采用外接法时,被测电阻的被测电阻的 测量值为测量值为R1= 测 测 测 测 = +=750 .采用内接法时 采用内接法时,被测电阻被测电阻 的测量值为的测量值为R测 测=R+RA=1 000.05 . 显然显然,由于被测电阻的阻值和电流表的内阻相差很大由于被测电阻的阻值和电流表的内阻相差很大,被被 测电阻相当于大电阻测电阻相当
42、于大电阻,采用电流表内接法测量电阻误差采用电流表内接法测量电阻误差 比较小比较小. 过程建构过程建构 电流表内、外接的选择方法电流表内、外接的选择方法. (1)直接比较法直接比较法:当当RxRA时时,采用内接法采用内接法,当当Rx RV时时,采采 用外接法用外接法,即大电阻用内接法即大电阻用内接法,小电阻用外接法小电阻用外接法,可记忆为可记忆为 “大内小外”“大内小外”. (2)公式计算法公式计算法:当当 时时,用电流表内接法用电流表内接法; 当当 ,即 即RxR真真,乙中 乙中R测 测R真真 C.甲中误差由电压表分流引起甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差为了减小误差,应使应使RRV,故故
43、 此法测较小电阻好此法测较小电阻好 D.乙中误差由电流表分压引起乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差为了减小误差,应使应使RRA, 故此法测较大电阻好故此法测较大电阻好 甲甲 乙乙 5.有一小量程电流表有一小量程电流表,内阻内阻Rg=10 ,满偏电流满偏电流 Ig=3 mA. (1)要把它改装成量程为要把它改装成量程为03 V的电压表的电压表,应串联一个多大应串联一个多大 的电阻的电阻?改装后电压表的内阻是多大改装后电压表的内阻是多大? (2)要把它改装成量程为要把它改装成量程为00.6 A的电流表的电流表,需要并联一个需要并联一个 多大的电阻多大的电阻?改装后电流表的内阻是多大改装后电流表
44、的内阻是多大? 解析解析:(1)由题意知小量程电流表的满偏电压由题意知小量程电流表的满偏电压Ug=IgRg=0.03 V, 改装成量程为改装成量程为03 V的电压表的电压表,当达到满偏时当达到满偏时,分压电阻分压电阻R分分 得的电压为得的电压为UR=U-Ug=2.97 V, 所以分压电阻所以分压电阻R= = . . =990 . 改装后电压表的内阻改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1 000 . (2)改装成量程为改装成量程为00.6 A的电流表的电流表,当达到满偏时当达到满偏时,分流电阻分流电阻 R的分流的分流IR=I-Ig=0.597 A,所以分流电阻所以分流电阻R= =0.05 . 改装后电流表的内阻改装后电流表的内阻RA= +=0.05 . 答案答案:(1)990 1 000 (2)0.05 0.05
