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  全电路欧姆定律的公式与解析?

  全电路欧姆定律的公式与解析?

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2020-01-18 20:36
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汪河洲

  一.伏安法测电阻基本原理

  1.基本原理:伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律,只要测出元件两端电压和通过的电流,即可由欧姆定律计算出该元件的阻值.

  2.测量电路的系统误差控制:

  (1)当远大于时,电流表内接;当临界阻值时,采用电流表的内接;当采用电流表内接时,电阻测量值大于真实值,即(如图1所示).

  (2)当远小于时,电流表外接;当临界阻值时,采用电流表的外接;当采用电流表外接时,电阻的测量值小于真实值,即(如图2所示).

  3.控制电路的安全及偶然误差:根据电路中各元件的安全要求及电压调节的范围不同,滑动变阻器有限流接法与分压接法两种选择.

  (1)滑动变阻器限流接法.一般情况或没有特别说明的情况下,由于限流电路能耗较小,结构连接简单,应优先考虑限流连接方式.限流接法适合测量小电阻或与变阻器总电阻相比差不多或还小,(如图3所示).

  图3

  (2)测动变阻器分压接法.若采用限流电路,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时,必须选用滑动变阻器的分压连接方式;当用电器电阻远大于滑动变阻器总电阻值,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组实验数据)时,必须选用滑动变阻器分压接法;要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时,须选用滑动变阻器分压连接方式(如图4所示).

  二.伏安法测电阻基本情景变式

  1.无电流表.根据伏安法测电阻的基本原理可知,无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可,比如:

  (1)已知电阻与理想电表并联替代电流表(如图5所示);

  (2)用已知内阻的电压表替代电流表(如图6所示);

  (3)无电表时的替代法(如图7所示);

  (4)无电流表时的半偏法(测量电压表内阻)(如图8所示).

  2.无电压表.根据伏安法测电阻的基本原理可知,无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可,比如:

  (1)已知电阻与理想电流表串联替代电压表(如图9所示);

  (2)无电压表时的等效替代法(如图10所示);

  (3)无电压表时的半偏法(测表头内阻)(如图11所示).

  3.把实验题当作计算题处理.

  (1)根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量;

  (2)根据欧姆定律的变式求解电阻.在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中,只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量(外电压的变化量始终等于内电压的变化量),就可以求出电源的内阻.

  三.范例导引��高考实验试题剖析

  〔范例导引一〕(05年高考题)测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5).器材:量程3V的理想电压表,量程0.5A的电流表(具有一定内阻),固定电阻,滑动变阻器,电键K,导线若干.

  (1)画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.

  (2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则可求出E=__________,r=_________.(用I1、I2、U1、U2及R表示)

  解析:本题是常规伏安法测电源电动势和内阻实验的情景变式题,本题与课本上实验的区别是电源电动势大于理想电压表的量程,但题目中提供的器材中有一个阻值不大的固定电阻,这就很容易把该情景变式题“迁移”到学过的实验上.把固定电阻接在电源的旁边,把它等效成电源的内阻即可(如图12所示),把电压表跨接在它们的两侧,显然,“内阻增大,内电压降落增大”,电压表所测量的外电压相应减小,通过定量计算,符合实验测量的要求.这样,一个新的设计性实验又回归到课本实验上.

   

2020-01-18 20:38:47

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