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一、测电阻电路(图1)
图1所示电路,其作用一是用来测未知电阻;二是用来测定小灯泡的功率;三是用来研究电流跟电压和电阻的关系。滑动变阻器在这三个实验中的共同作用是用来调节R处的电压,这个电路的常见故障是:1、R处开路,则电压表有较大的示数而电流表的示数几产为0;2、R处短路,则电压表示数为0而电流表有示数。在实际操作和原理上,三个实验有所不同。
图1是小明做“研究电流跟电阻关系”的实验电路,表1是他的数据记录。实验中他先后将5Ω、15Ω、25Ω的电阻接入R处,闭合开关S,读出电流表示数。由实验数据看出电流I与电阻R并不成正比。你认为他的操作存在什么问题?
解析 由于导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素都有关系,所以在实验中必须应用控制变量法,在研究电流跟电阻的关系时,必须保持导体两端的电压不变,否则不能得出正确的结果。所以小明在操作中存在的问题是更换电阻后,没有移动变阻器的滑片,使后两次R处的电压与第一次相同。(本题中滑动变阻器的阻值要变小)
二、串并联转换电路(图2图3)
图2中,闭合S1则连入R1;闭合S2则连R2;闭合S3则R1与R2串联;闭合S1、S3则R1与R2并联;闭合S1、S3则连入R1(R2被短路);闭合S2、S3则连入R2;(R1被短路);闭合S1、S2、S3则后果很严重——电源被短路。所以这一个电路就几乎包含了电路的所有情形,通过开关的通断可以得到四种不同的功率。
图3的电路分析,可以通过电流的流向来判断,如果电路有分支的是并联;如果电流只有一条路径则是串联(分析时可别走“回头路”呀)。这样,闭合S1连入R2;闭合S2则使R1、R2串联;闭合S1、S3则使R1、R2并联(R1的路径:正极→S1→R1→S3→负极;R2的路径:正极→S1→R2→负极)。
例2 (山东省威海市)如图4所示,灯L1上标有“6V 9W”字样,灯L2上标有“6V 3W”字样,电源电压为6V,闭合开关S后,电路正常工作,则电压表V的示数为______V,电流表A2的示数为________A。
解析 L1的路径:正极→A1→L1→S→负极;L2的路径:正极→A1→A2→L2→S→负极。可见L1与L2是并联的。A1测L1和L2的总电源,A2测L2的电流,同时L1和L2的路上都没有电压表,可见电压表可以测L1和L2的电流,即为6V,A2的示数为:I2=P2/U=3W/6V=0.5A。
三、实用型电路(图5、图6)
图5中,闭合S则R2被短路,电路功率变大;图6中,S接a则R2开路,电路功率变大。
例3 (湖北省黄冈市)冬天,伍珍同学使用电热毯时,发现电热毯有高温和低温档,她决定探究电热毯内部电路,图甲、乙分别为她和裘实同学设计的电热毯模拟电路(电炉丝相当于电热毯内部发热电阻)
(1)图甲中定值电阻R1=10Ω,电炉丝R2=20Ω,请计算低温档发热功率。
(2)图乙中两根电炉丝R2=20Ω,R3=10Ω,请计算高温档发热功率。
(3)请对两个同学设计的电路进行评估。(请指出你答为好的设计电路,并指出优点和缺点)
解析 (1)0.8W (2)5.4W计算分析略。(3)甲电路优点:使用简单。缺点:使用低温档时,存在电路的白白损耗。乙电路优点:电功率档位多,最大电功率大,如果一根电热丝损坏,另一根仍能单独工作。
(责任编辑 覃敬川)
图1所示电路,其作用一是用来测未知电阻;二是用来测定小灯泡的功率;三是用来研究电流跟电压和电阻的关系。滑动变阻器在这三个实验中的共同作用是用来调节R处的电压,这个电路的常见故障是:1、R处开路,则电压表有较大的示数而电流表的示数几产为0;2、R处短路,则电压表示数为0而电流表有示数。在实际操作和原理上,三个实验有所不同。
图1是小明做“研究电流跟电阻关系”的实验电路,表1是他的数据记录。实验中他先后将5Ω、15Ω、25Ω的电阻接入R处,闭合开关S,读出电流表示数。由实验数据看出电流I与电阻R并不成正比。你认为他的操作存在什么问题?
解析 由于导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素都有关系,所以在实验中必须应用控制变量法,在研究电流跟电阻的关系时,必须保持导体两端的电压不变,否则不能得出正确的结果。所以小明在操作中存在的问题是更换电阻后,没有移动变阻器的滑片,使后两次R处的电压与第一次相同。(本题中滑动变阻器的阻值要变小)
二、串并联转换电路(图2图3)
图2中,闭合S1则连入R1;闭合S2则连R2;闭合S3则R1与R2串联;闭合S1、S3则R1与R2并联;闭合S1、S3则连入R1(R2被短路);闭合S2、S3则连入R2;(R1被短路);闭合S1、S2、S3则后果很严重——电源被短路。所以这一个电路就几乎包含了电路的所有情形,通过开关的通断可以得到四种不同的功率。
图3的电路分析,可以通过电流的流向来判断,如果电路有分支的是并联;如果电流只有一条路径则是串联(分析时可别走“回头路”呀)。这样,闭合S1连入R2;闭合S2则使R1、R2串联;闭合S1、S3则使R1、R2并联(R1的路径:正极→S1→R1→S3→负极;R2的路径:正极→S1→R2→负极)。
例2 (山东省威海市)如图4所示,灯L1上标有“6V 9W”字样,灯L2上标有“6V 3W”字样,电源电压为6V,闭合开关S后,电路正常工作,则电压表V的示数为______V,电流表A2的示数为________A。
解析 L1的路径:正极→A1→L1→S→负极;L2的路径:正极→A1→A2→L2→S→负极。可见L1与L2是并联的。A1测L1和L2的总电源,A2测L2的电流,同时L1和L2的路上都没有电压表,可见电压表可以测L1和L2的电流,即为6V,A2的示数为:I2=P2/U=3W/6V=0.5A。
三、实用型电路(图5、图6)
图5中,闭合S则R2被短路,电路功率变大;图6中,S接a则R2开路,电路功率变大。
例3 (湖北省黄冈市)冬天,伍珍同学使用电热毯时,发现电热毯有高温和低温档,她决定探究电热毯内部电路,图甲、乙分别为她和裘实同学设计的电热毯模拟电路(电炉丝相当于电热毯内部发热电阻)
(1)图甲中定值电阻R1=10Ω,电炉丝R2=20Ω,请计算低温档发热功率。
(2)图乙中两根电炉丝R2=20Ω,R3=10Ω,请计算高温档发热功率。
(3)请对两个同学设计的电路进行评估。(请指出你答为好的设计电路,并指出优点和缺点)
解析 (1)0.8W (2)5.4W计算分析略。(3)甲电路优点:使用简单。缺点:使用低温档时,存在电路的白白损耗。乙电路优点:电功率档位多,最大电功率大,如果一根电热丝损坏,另一根仍能单独工作。
(责任编辑 覃敬川)