定值电阻在电学实验中的重要作用
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定值电阻在电学实验中的作用作者:程敏来源:《中国校外教育·高教(下旬)》2015年第09期摘要:近几年高考题中,在电学设计实验中,以定值电阻的合理使用为背景设计性试题层出不穷。
定值电阻在电学实验题中的作用很多并且灵活多变,很多学生不知定值电阻的作用和选用定值电阻后对电路影响,对它的选用感到无从下手,因此成为电学实验题的难点,是考生的主要失分点。
定值电阻在不同电学实验中所起的作用又有所不同。
关键词:定值电阻电学实验电流表电压表实验电路一、保护作用——即起到降压限流的作用定值电阻可以作为保护电阻,串联电阻具有分压作用,并联电阻具有分流作用。
利用定值电阻的这种作用,可以用来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全,遵循的是电学实验中的安全性原则。
例1.[2014·广东卷](1)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示,R0为保护电阻,P 为滑动变阻器的滑片,闭合开关S.①用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0~3V挡,示数如图22(b)所示,电压值为________V.②在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于____端.③要使输出电压U变大,滑片P应向________端滑动.④若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在________的风险(选填“断路”或“短路”).例1[解析]①据十分之一估读法,应该为1.30V;②接通电路前,应该使滑片置于A端,用电器上的电压为0,这样才能起到保护外电路的作用;③要增大外电路电压,需要使滑片滑向B端;④若电源电路输出端短路,电源电路中没有接入保护电阻,则当滑片滑至B端时,电路就会短路,电源被烧毁。
总结:本题中,定值电阻起到保护电源的作用.为了防止操作不当损坏仪器,往往加一定值电阻,保护仪器,加一定值电阻后,但不能影响测量的准确性。
二、改装电表——即起到扩大量程的作用利用串联分压,并联分流的原理对电表进行改装.定值电阻与电压表串联,扩大电压表的测量量程;定值电阻与电流表并联,扩大电流表的测量量程。
物理实验备考新考点—定值电阻的应用高考物理试题中一直重视实验题的考查,但由于高考物理只有笔试,许多重要的实验能力与素养很难有效地进行考查,但近年高考试题表明,命题者一直在努力地使对实验能力和素养的考核渗透到有关试题之中,一直在努力提高实验考核的有效程度。
综观近年特别是05和06年的高考试题,电学实验考查的仍然是设计性实验这一基本情景,而电学实验的重点无非是电阻测量、电表改装、测量电源电动势和内阻等三大基本实验。
在可考查的实验内容基本确定的情况下,命题者在对实验能力的考查中如何实现创新呢?统计表明,05年之前的电学实验高考题主要是通过电表的创新应用考查考生的创新设计能力,很少涉及定值电阻的应用,即使涉及,定值电阻的应用也不是电路设计的核心;本文将要讨论的05、06年的两道高考题,通过定值电阻的应用深入考查了学生对实验原理与实验方法的创新能力以及对电路的评价能力,很好地体现了实验题的考查功能。
本文的分析将表明,定值电阻的应用是值得备考师生注意一个重要的新考点。
例题一:(05全国卷Ⅰ)测量电源B 的电动势E 及内阻r (E 约为4.5V ,r 约为1.5Ω)。
器材:量程3V 的理想电压表○V ,量程0.5A 的电流表○A (具有一定内阻),固定电阻R =4Ω,滑线变阻器 R ′,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I 1时,电压表读数为U 1;当电流表读数为I 2时,电压表读数为U 2。
则可以求出E = ,r = 。
(用I 1,I 2,U 1,U 2及R 表示)答案:①实验电路原理图如图。
②R I I U U I I U I U I -----2112211221 分析:思路1:题给电压表的量程小于电源的电动势,因此,虽然题给电压表为理想电压表,但却不能将电压表直接连接在电源的正、负极间去测量电源的电动势。
思路2:考生都做过测量电源电动势与内电阻的学生实验,其原理如图1-1所示,为保护题给电流表,电路的总电阻应该大于R 总min =E /I g =9Ω,如不接固定电阻R ,则滑线变阻器R ′的最小接入阻值应为7.5Ω(不考虑电流表内阻,以题给阻值估算,下同),则电压表的最小示数应为V 753V 545157571.....min =⨯+=U ,已经超过电压表量程。
定值电阻在电路设计中的作用电学实验一向是高考中的热点和难点, 这部分知识学生最怕的是电路设计,尤其是定值电阻的应用教材中很少涉及, 教师在教学中容易忽视这部分内容,但考查学生的电路设计实验中又往往出现定值电阻, 学生倍感困惑,不知道怎么用它;我在高三的电学实验教学中屡 屡被学生问及相关问题, 因此引导学生研究“定值电阻在电路设计中的作用”专题,总结出以下一些规律:一、定值电阻用于电表的改装,扩大电表的量程常见的有三类:①将电流表改装为电压表,利用了串联电阻分压性质;②扩大电流表的量程,禾U 用了并联电阻分流的性质③扩大电压表的量程,禾U 用了串联电阻分压性质。
例1为了测定一节干电池的电动势和内阻,在实验中备有下列器材: ① 干电池(电动势约为 1.5V ,内电阻小于1.0") ② 电流表G (满偏电流1.5mA ,内阻R G)③ 电流表A (0〜0.6A,内阻0.1门) ④滑动变阻器 R (0〜20门,10A )⑤滑动变阻器 R , (0〜100" , 1A )⑥定值电阻R s = 9901.1请画出你利用本题所提供的器材而设计的实验电路图(实验数据要求尽量准确) 分析:题设电流表 A 可测外电路的电流;将电流表 G 与定值电阻R s =990, |串联正好改装为 0〜1.5V 的电压表,测外电压;多测出几组I 、U 的数据,用图像法来处理数据,求出E 、r 的值。
思考1 :现要测量一电动势约为 4.5V ,内阻约为5.0"的电源的电动势 和内阻,在实验中备有下列器材电压表(0〜6V )、电流表(0〜200 mA 、内阻变阻器R (最大阻值约10。
)、定值电阻(R °=20)—个、导线若干。
请画出你利用本题所提供 的器材而设计的实验电路图提示:若直接把电流表串联进电路中,电路中的最小电流为4 5------ 1-A =0 225A 200mA ,即电流表的量程偏小,应将定值电阻与电流表并联,这样5 5 10电流表的量程扩大为 700mA 即可。
Vol.49 No.12Dec.2020+k Jfbif敎学参考实验研究定值电阻在设计电路中的巧妙应用高贺(山东省沂南第一中学山东临沂276300)文章编号:l〇〇2-218X(2020) 12-0051-02中图分类号:G632.4 文献标识码:B电学实验一直是历年高考的必考考点,也是高中 教学的重点和难点,学生在学习过程中,困难较大。
下面以定值电阻为切人点,结合教学实例,谈谈定值电阻在设计电路中的巧妙运用。
一、伏安法测电阻中定值电阻的使用1.定值电阻保护电路减少误差例1需要测量待测电阻的阻值(约3〇 n),提供了以下实验器材。
电流表A,(量程0〜50 m A,内阻约为10 n);电压表V,(量程0〜3 V,内阻非常大);电源E(电动势约3 V,内阻约0.2 f i);定值电阻i?(20 f l,允许最大电流1.0 A);滑动变阻器亿(〇〜10 n,允许最大电流2.0 A);单刀单掷开关S—个,导线若干。
(1)请您在虚线框内画出测量电阻的实验原理图。
(要求测量范围尽可能大)(2)在一次实验测量中,电压表的示数是17时,电流表的示数是对应的待测电阻阻值的表达式解析(1)由于实验要求测量范围尽可能大,所 以滑动变阻器应该采用分压接法。
由于待测电阻阻值远小于电压表的内阻,所以电流表采用外接法。
流过电流表的电流不能超过其最大量程,即50 m A,所以要给待测电阻串联一个定值电阻尺,起保护电路作用。
实验原理图如图1所示。
(2)根据欧姆定律可得尺,=|一尺。
结论(1)仪器的选择:①电流表量程:估算电流。
方法:电源电压除以待测电阻阻值。
②电压表量程:电源电压。
方法:电源电压在电压表满量程的三分之一和三分之二之间。
③滑动变阻器:常选小电阻,调节灵敏。
(2)定值电阻:①保护电路:与电流表、待测电阻串联。
②扩大待测电阻电压范围,减少读数误差。
2.电流表G与定值电阻改装为其他电表例2现要测量一未知电阻(电阻较小约为几欧姆),可用器材有:多用电表(仅可使用欧姆挡);一个电池组£(电动势是6 V);一个滑动变阻器尺(〇〜20 D,额定电流是1 A);两个相同的电流表G(内阻i?K=l 000 £1,满偏电 流 JgSlOO f^A);两个标准的电阻(尺i=29 000 ==〇. 1⑴一个开关S、导线若干。
SHANXI EDUCA TION课改新探KEGAI XINTAN电学实验是高三物理教学的重点之一。
电路设计是电学实验中的难点,经常用到定值电阻。
定值电阻如何使用,是学生学习中最困惑的地方。
为此,本文将对电学实验中定值电阻常见的使用方法进行归类分析。
一、定值电阻作为负载电阻使用定值电阻最常见的用途是作为电源的用电器,或作为电源负载的一部分使用,称为负载电阻。
【例1】如图所示电路中,电阻R 1=R 2=3Ω,R 3=6Ω,单刀双掷开关S 扳至1时,电流表的示数为1.0A ,S 扳至2时,电流表示数为1.5A ,求电源的电动势和内电阻(电流表内阻不计)。
解:当开关S 扳至1时,由闭合电路欧姆定律可得:E =I 1æèçöø÷R 1R 3R 1+R 3+R 2+r 当开关S 扳至2时,由闭合电路欧姆定律可得:E =I 2éëêùûú()R 1+R 2R 3R 1+R 2+R 3+r 代入数据可得:E =1×()5+r ①E =1.5×()3+r ②由①、②两式解得E =6V ,r =1Ω点评:定值电阻R 1、R 2、R 3作为电源的负载使用。
通过“两并一串”“两串一并”两种组合,使闭合电路呈现两种状态,可求出电源的电动势和内电阻这两个未知量。
二、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻,是定值电阻第二种常见的使用,这类问题的关键是弄清题目的实验原理,根据提供的数据进行必要的估算,确定保护电阻在电路中的位置和阻值,确保电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材在实验中不被烧坏,这是电路设计中安全性原则的要求。
【例2】现有一特殊的电池,其电动势E 约为9V ,内阻r 在35Ω~55Ω范围内,最大允许电流为50mA 。
为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验。
定值电阻在电学实验中的应用四川省资中县第一中学 刘有 641200电学实验的延展性强,与工、农业生产、生活联系紧密,演变出的题难度分布广,效度高,历来是高考实验考查的重点。
在电学实验的众多演变方向中,定值电阻的运用是一个重要方面,笔者根据多年一线教学经验,总结了定值电阻在电学实验中的应用。
一、电路不满足直接测量的要求时,定值电阻作为保护电阻使用解决这类问题的关键是根据提供的数据进行必要的估算,确定好保护电阻在电路中的位置。
1、 保护电阻连在测量电路中;2、 保护电阻连在控制电路中,一般来讲,保护电阻连在控制电路中起到的保护作用更强一些。
例1、从以下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表1A 的内阻1r ,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。
电流表(1A ):量程10mA ,内阻1r ,待测(约40Ω);电流表(2A ):量程500μA ,内阻2750r =Ω; 电压表(V ):量程10V ,内阻310r K =Ω; 电阻(1R ):阻值约为100Ω,作为保护电阻用; 滑动变阻器(2R ):总电阻约50Ω; 电池(E ):电动势1.5V ,内阻很小; 电键(K ),导线若干。
(1)、在空白处画出电路图,标出所用器材的符号。
(2)、若选测量数据中的一组来计算1r ,则所用的表达式为1r =_____________,式中各符号的意义是_________________。
【解析】:(1)、通过计算可知:max0.4A V =1U ,max0.375A V =2U ,所以用电流表(2A )来测量电流表1A 两端的电压,2A 与1A 并联的总电阻407503840750⨯≈Ω+。
如果滑变连接成限流式,则流过并联电路总电流的最小值为1.517.053850mA =+,2A 与1A 都可能被烧毁,即使把定值电阻1R 串联进电路,流过2A 的最小电流为1.540430100385075040A μ⨯=+++,要确保2A 不被烧毁,滑变接入电路的电阻至少38.63Ω,占滑变总电阻的38.63100%77.25%50⨯=,允许滑变移动的长度只占到总长度的23%左右,操作不方便。
定值电阻的妙用宜昌市第二中学:张家民定值电阻作为一类很普遍的电学元件,作用看起来好像很单一,但在高中物理电学实验中却经常发挥至关重要的作用。
电学设计型实验是近年来高考考查的热点,也是高三复习教学的重点之一且设计型实验主要以电路设计为主。
电路设计经常要用到定值电阻,定值电阻如何使用往往是学生最感到困惑的地方,也是教学的薄弱环节。
鉴于此,笔者将定值电阻在电路中的作用作为一个专题进行了研究,从而总结出了如下一些规律。
一、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻,是定值电阻最常见的应用。
这类问题的关键是弄清楚题目的设计原理,根据提供的数据进行必要的估算,确定好保护电阻在电路中的位置。
例1、利用下面适当的实验器材,设计一电路来测量电表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测出多组数据。
A.电流表(A1)量程10mA、内阻r1待测(约40Ω);B.电流表(A2)量程500μA、内阻r2=750Ω;C.电压表(V)量程10V、内阻r3=10kΩ;D.定值电阻(R1)阻值约为100Ω、做保护电阻用;E.滑动变阻器(R2)总阻值约为50Ω;F.电源(E)电动势1.5V、内阻很小;G.开关(S)、导线若干。
(1)画出电路图,标明所用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则:所用的表达式为r1=__________,说明式中各符号的意义。
分析:该电路仅需保护支路,保护电阻的位置有如下两个方案,如下图1、2所示。
通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强,但相差极小。
故这两种方案均可。
(解答略)例2、有一电压表V1其量程为3V,内阻约为3000Ω,要准确的测量该电压表的内阻,提供的实验器材有:电源E:电动势约为15V,内阻可忽略不计;电流表A1:量程为0~100mA,内阻r120Ω;电压表V2:量程为2V,内阻r2=2000Ω;定值电阻R1:阻值20Ω;定值电阻R2:阻值3Ω;滑动变阻器R0:最大阻值10Ω,额定电流1A;单刀单掷开关S,导线若干。
电学实验专题:定值电阻的使用一、定值电阻可以作为保护电阻定值电阻作为保护电阻,是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理,根据提供的数据进行必要的估算,确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用,并联电阻具有分流作用,利用定值电阻的这种作用,可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全,这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”.【例1】测量电源的电动势E及内阻r( E约为4.5V,r约为1.5Ω).实验器材:量程3V 的理想电压表V ;量程0.5A的电流表A(具有一定内阻);定值电阻R=4Ω;滑动变阻器R’;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,则可以求出E= ,r = .(用I1、U1、I2、及U2表示)【例2】利用下面适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测出多组数据.A.电流表(A1)量程0~10mA 、内阻待测(约40Ω;B.电流表(A2)量程0~500μA 、内阻r2=750Ω ;C.电压表(V)量程0~10V 、内阻r1=10KΩ ;D.定值电阻(R1)阻值约100Ω 、做保护电阻用;E.滑动变阻器(R2)总阻值约为50Ω;F.电源(E)电动势1.5V 、内阻很小;G.开关(S)、导线若干.(1)画出电路图,标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1 = ,说明式中各符号的意义.【例3】有一电压表V1,其量程为3V,内阻约为3000Ω ,要准确地测量该电压表的内阻,提供的实验器材有:电源E :电动势约为15V,内阻可忽略不计;电流表A1:量程为0~100mA ,内阻r1=200Ω ;电压表V2:量程为0~2V ,内阻r2=2000Ω;定值电阻R1:阻值20Ω;定值电阻R2:阻值3Ω;滑动变阻器R0:最大阻值10Ω,额定电流1A ;单刀单掷开关,导线若干.(1)实验中应选用的电表是;定值电阻应选用.(2)设计一个测量电压表V1内阻的实验电路,画出原理图.(3)说明实验所要测量的量: .(4)写出电压表V1内阻的计算表达式.二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度,实验中常常需要满足一定的实验条件,以减小测量的系统误差,常采用的方法就是增大待测量,利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的,这遵循的是电学实验中的“精确性原则”.【例4】某待测电阻Rx的阻值约为20Ω,实验室提供如下器材:A.电流表A1(量程150mA,内阻r1=10Ω )B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω )C.定值电阻R0=10ΩD.滑动变阻器R,最大阻值为10ΩE.电源E,电动势E=4V (内阻不计)F.开关S及导线若干(1)根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3,请你画出测量Rx 的一种实验原理图(图中元件用题干中相应的物理量符号标注).(2)实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知量和测得的物理量表示Rx=_____三、定值电阻用于改装电表,扩大电表量程在有些需要测电流或电压的实验中,当只有表头没有电流表或电压表,或者有电流表或电压表但它们的量程过小不能满足实验的要求时,为了完成实验,必须对其进行改装或将电表的量程扩大.表头串联(并联)一个定值电阻可以将其改装成电压表(电流表),电流表(电压表)并联(串联)一个定值定值,可以将其量程扩大.【例5】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室有如下器材:A.待测干电池B.表头G (量程3mA,内阻r1=20Ω )C.电流表A (量程0.6A ,内阻r2=0.2Ω )D.滑动变阻器甲(最大阻值10Ω)E.滑动变阻器乙(最大阻值100Ω)F.定值电阻(R1=100Ω)G.定值电阻(R2=500Ω)H.定值电阻(R3=1.5KΩ)I.开关、导线若干(1)由于没有电压表,他决定用表头和定值电阻改装,定值电阻应选用,为了方便并能较准确地测量,滑动变阻器应选.(填写各器材前的序号)(2)请画出实验电路(3)若某次测量中表头G的示数为I1,电流表A的示数为I2,改变滑动变阻器阻值后,表头G 的示数为I1’,电流表A的示数为I2’ ,则电源的内阻r = ,电动势 E = .【例6】实验室准备了下列器材:电流表A1 (量程为0.6A,内阻约0.1Ω );电流表A2 (量程为600μA,内阻为100Ω);定值电阻R1 (阻值9900Ω );滑动变阻器R2 (0~10Ω );电源(E=6V,内阻不计,允许通过的最大电流为0.5A );待测电阻Rx (约10Ω);开关S一个,导线若干.要求选择上述器材,设计一个用伏安法测电阻Rx的电路.四、定值电阻可以当电压表使用在有些需要测电压的实验中,没有电压表或给定的电压表不能用来直接测电压,此时可利用定值电阻与其他电表组合,间接测出待测元件两端的电压.【例7】要测量某一电流表A的内阻r1,给定的器材有:A.待测电流表A (量程300μA ,内阻r1约为100Ω )B.电压表V (量程3V,内阻r2=1KΩ)C.电源E (电动势4V,内阻忽略不计)D.定值电阻E.滑动变阻器R2 (阻值范围O~20Ω,允许最大电流0.5A )F.电键S,导线若干要求测量时两电表指针的偏转均超过其量程的一半.(1)画出实验电路图.(2)电路接通后,测得电压表读数为U,电流表读数为I,用已知量和测得的量表示电流表内阻r1=___________【例8】某待测电阻Rx的阻值在80~100Ω之间,现要测量其电阻的阻值,实验室提供如下器材:A.电流表A1 (量程0.9mA、内阻r1约为10Ω)B.电流表A2 (量程300μA 、内阻r2 = 30Ω)C.电流表A3(量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω)D.电压表V (量程4V 、内阻约为20KΩ)E.定值电阻R0=20ΩF.滑动变阻器R,最大阻值约为10ΩG.电源E (电动势15V)H.开关S、导线若干(1)在上述提供的器材中,要完成此试验,应选用_____________(填字母代号)(2)测量要求电表读数不得小于其量程的1/3,请你在虚框内画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(图中元件用题干中相应的英文字母标注)(3)用已知量和测量的量表示Rx的表达式Rx= __________________,说明式中各字母所表示的物理量:_____________________________五、定值电阻可以当电流表使用在有些需要测电流的实验中,没有电流表或给定的电流表不能满足实验要求,此时可利用定值电阻与其他电表组合,间接测出待测元件两端的电流.【例9】现要测量某一电压表V的内阻.给定的器材有:待测电压表V(量程2V,内阻约为4KΩ );毫安表G (量程1.2mA,内阻约500Ω);直流电源E (电动势约2.4V ,内阻不计);定值电阻3个:R1=4000Ω,R2=10000Ω,R3=15000Ω电键S及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半.(1)试从3个定值电阻中选用比较合适的1个,与其他器材一起组成测量电路,并画出测量电路的原理图.(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)(2)电路接通后,若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻Rv= .。
总功定值电阻根据所提供的文章类型,对于主题“总功定值电阻”,我理解这是一个涉及物理学的概念,因此我将选择知识经验类文章进行撰写。
以下是正文内容:在电路中,总功定值电阻是一种重要的电子元件,它的作用是限制电流的流动,从而保护电路中的其他元件不受损坏。
在设计和使用电子设备时,了解总功定值电阻的特点和作用非常重要。
首先,总功定值电阻具有阻值恒定的特点。
这意味着无论流过电阻的电流大小如何变化,电阻的阻值始终保持不变。
这一特性使得总功定值电阻在电路中起到稳定电流的作用,从而保护电路中的其他元件不受电流波动的影响。
其次,总功定值电阻的另一个重要特点是其精确的阻值。
与可变电阻不同,总功定值电阻的阻值是固定的,并且具有很高的精度。
这使得总功定值电阻在需要精确控制电流的电路中得到广泛应用,如放大器、振荡器等。
此外,总功定值电阻还具有低温度系数和低电压系数的特点。
这意味着电阻的阻值不会随着温度和电压的变化而发生显著的改变。
这一特性使得总功定值电阻在要求高稳定性的场合中非常适用,例如在航天、医疗和科学仪器等领域中。
在设计和使用总功定值电阻时,还需要注意其功率和封装形式的选择。
总功定值电阻的功率是指在一定条件下允许的最大功耗,选择合适的功率可以确保电阻的正常运行和可靠性。
封装形式则是指电阻的外形和尺寸,需要根据电路板空间和焊接工艺等因素进行选择。
总之,总功定值电阻作为一种重要的电子元件,在电路设计中具有广泛的应用。
了解其特点、作用和选用原则可以帮助工程师更好地设计电路,提高电子设备的性能和稳定性。
以上是对总功定值电阻的详细介绍,希望能够满足您的需求。
如果需要进一步了解其他方面的信息,请随时告诉我。
电学设计实验中定值电阻的作用1.某同学为了测量电流表A 1内阻的精确值,有如下器材: 电流表A 1(量程300 mA ,内阻约为5Ω); 电流表A 2(量程600 mA ,内阻约为1Ω); 电压表V (量程15 V ,内阻约为3 kΩ); 滑动变阻器R 1(0~5Ω,额定电流为2 A ); 滑动变阻器R 2(0~50Ω,额定电流为0.01A ); 电源E (电动势3 V ,内阻较小); 定值电阻R 0 (5Ω);单刀单掷开关一个、导线若干。
实验要求待测电流表A 1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能的减少误差。
2.要测量某电压表V 1的内阻R V ,其量程为2V ,内阻约2kΩ。
实验室提供的器材有:电流表A ,量程0.6A ,内阻约为0.1Ω; 电压表V 2,量程5V ,内阻约为5 kΩ; 定值电阻R 1,阻值为30Ω; 定值电阻R 2,阻值为3kΩ;滑动变阻器R 3,最大阻值10Ω,额定电流1.5A ; 电源E ,电动势6V ,内阻约0.5Ω; 开关S 一个,导线若干。
请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V 1内阻R V 的实验电路。
要求测量尽量准确,试画出符合要求的实验电路图,并标出所选元件的相应字母代号。
3.某待测电阻R x 的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下: A .电流表A 1(量程150mA ,内阻约为10Ω) B .电流表A 2(量程20mA ,内阻r 2=30Ω) C .定值电阻R 0=100ΩD .滑动变阻器R ,最大阻值约为10ΩE .电源E ,电动势E =4V (内阻不计)F .电键S 及导线若干根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的21 ,请你在虚线框内画出测量R x 的一种实验原理图(图中元件使用题干中相应英文字母符号标注)。
4.从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并能测得多组数据.电流表,量程10mA,内阻待测(约40Ω)电流表,量程500μA,内阻r2=750Ω电压表,量程10V,内阻r3=10kΩ电阻R1,阻值为100Ω滑动变阻器R2,总阻值约50Ω电源E,电动势1.5V,内阻很小开关S,导线若干(1)画出实验电路图,标明所用器材的代号(2)若选取测量中的一组数据来计算r1,则所用的表达式r1=________,式中各符号的意义是.5.测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω),要求方法简单,有尽可能高的精确度。
定值电阻在电学实验中的作用作者:刘秀峰来源:《中学物理·高中》2013年第12期解析试题中所给理想电压表的量程为3 V,而待测的电源电动势约为4.5 V,所以电压表不能直接接到电源的两端.若要用电压表测出此路端电压,必须减小路端电压,因此可考虑用定值电阻与电池串联,以增大内阻.滑线变阻器的作用是控制电路中的电流,应该用限流接法.电流表有一定的内阻,一般与电池的内阻是同一数量级,为减小内阻测量的误差,电流表应用内接法.点评与伏安法测电阻相比,定值电阻加开关,等效于一个电表加一个滑动变阻器.开关能改变电路结构,已知电流的定值电阻相当于电压表.本题实质是伏安法测电阻的变形.例3从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据.(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=,式中各符号的意义是.解析电压表量程比电源电动势大得多,用电压表测电压时指针偏转较小,测量精确度不高,不符合题意.因此把已知内阻的电流表A2当作电压表.两电流表直接接在电源上电流较大,因此要串联定值电阻作保护电阻用.(1)电路如图4所示.解析估算电路中电流I=ERV=0.6 mA,未超过电流表量程的一半.可把固定电阻并联在电压表的两端,以减小电路中的总电阻,增大通过电流表的电流和电压表的电压(如图5所示).此时,必须选择阻值与电压表内阻相当的固定电阻,若选择阻值很大的固定电阻,将失去固定电阻的分流作用.(1)要求电流表A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,且电表的偏转必须同时达到13以上,以保证有尽可能高的精确度.画出测量用的电路图,并在图中标出所用仪器的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1=;式中各符号的意义是.解析电源电动势3 V,而电压表量程15 V,因此不能用电压表.电流表A2内阻未知,也不能当电压表用.因此用已知电流的定值电阻作电压表使用.(1)电路如图6所示.。
定值电阻在电学实验中的重要作用
电学实验是所有高中生头疼的问题,它的复杂性正在于对实验中方方面面的考虑必须周到,包括电表的偏转、量程大小以及滑动变阻器的限流与分压接法的选择等等,然而,定值电阻却成了许多学生忽略的细节,殊不知,定值电阻在电学实验中起到的作用往往是关键性的,在你疑惑不解的时候或许就是让问题“柳岸花明又一村”的法宝,下面就简单地对定值电阻的作用作一些探讨。
一、充当电路中的保护电阻,限制电流,防止电流过大烧毁仪器。
这是大多数人都烂熟于心的,就不具体论述了。
二、限制电流,使电流不超过电表的量程,便于测量
下面就这个问题举一个例子进行分析
例:用伏安法测量一个阻值约为20Ω的未知电阻R x的阻值有下列器材
电源E(电动势3V,内阻可忽略不计)
电流表A1(量程约0~50mA,内阻约12Ω)
电流表A2(量程约0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表V1(量程约0~3V,内阻约3KΩ)
电压表V2(量程约0~15V,内阻约15KΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(0~1000Ω,允许最大电流0.5A)
定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A)
开关、导线若干:
请选择合适的仪器,并画出电路图,写出电阻计算表达式 经过简单的分析,大多数同学都能够选择出正确的器材E 、A 1、V 1、R 1及开关导线,而后又自然而然的画出了分压,外接式的测量电路。
但是我们仔细思考一下便会发现其中存在的问题
首先电流表不能超过其量程50mA ,当电流表到达满偏时,R X 两端的电压大约为1V ,此时达不到电压表量程的3
1,且从实际情况考虑,也并不能让电压表达到满偏,因此必然存在较大的误差,此时定值电阻便派上了大用场,我们将定值电阻R 与未知电阻R X 串联后,接入电路
我们会发现,上述的问题已经不存在了,因为R 的存在即使电压表的示数有了较大偏转,又避免了电流过大而超过电流表的量程,计算R X ,只需读出电压表的示数U ,以及电流表的示数I ,R X =U/I-R ,问题就迎刃而解了。
R X
R
三、巧妙地用于测量电表内阻
下面同样通过例子来具体说明
例:测量一只量程已知的电压表内阻,器材如下:
A、待测电压表○V(量程3V,内阻约3KΩ)
B、电流表○A(量程为0.6A,内阻约0.01Ω)
C、定值电阻R(阻值为2KΩ,额定电流0.8A)
D、电流E(电动势约3V,内阻不计)
E、开关两只S1、S2、导线若干
同学主要有两种思路:
如①所示,利用电压表测量自身两端电压,并用电流表测量电流,但问题就在于电流表的量程为0.6A,此时的电流显然太小,而使电流表的偏转不够明显,误差很大。
②中虽并联一定值电阻,但仍会面临相同问题,因此,经过一番思考过后,我们会看到,电流表无法正常使用,所以我们应该将之舍弃,从而得知应将定值电阻与电压表并联,并给电阻串联一个开关S2:
首先闭合S 1、S 2测得电源电动势为U 1,再将S 2断开使定值电阻接入电路测得U2,对此我们就能轻松地测得电压表的内阻
R 2=2
12U U R U 四、改装电表,作为扩程电阻(一般来说):
例为测定一节干电池(电动势约为1.5V ,内阻约1Ω的电动势和内阻,实验室备有电流表C1满偏电流3mA ,内阻25Ω,定值电阻R=0.126Ω,开关和若干导线及电压表(0~3V ,内阻约100Ω),滑动变阻器(总阻值10Ω,额定电流为2A )。
同样,我们会看到,要想测量电源的电动势和内阻我们通常会有这样的电路。
但是我们又会发现,此处所提供的电流表C1量程显然不够,所以我们就必须对其进行扩程将定值电阻RO 与C1并联,将其扩大的量程约为0~0.6A 的电流表,此时,我们的问题便得到解决了。
通过以上四点我们能够看到定值电阻在电学实验中扮演着各种各样的角色,灵活地出现在各种场景中,只有我们积累了足够丰富的经验,才会对这种问题有更加清晰的思路,因此我们在电学实验中万万不可忽视了定值电阻这不起眼的东西。