通电前,滑片P置于A端,使5=0。
2两种用法的选择
A优先选用限流式,从电能损耗方面分析消耗电能少。
用限流式具有电源负担轻,电路连接简便等优点。
B如果滑动变阻器的额定电流够用,在下列三种情况下必须采用分压接法:
①用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。
例1、1993年全国高考题)将量程为100卩A的电流表改装成量程为1mA的电流表,并用一标准电流表与改装后的电流表串联,对它进行校准•校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1mA,试按实验要求画出电路图•
例2、(1999广东卷)用图3中所给的实验器材测量一个“12V,5W的小灯泡在不同电压下的功率,其中电流表有3A、0.6A两档,内阻可忽略,电压表有15V、3V
两档,内阻很大。
测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12Vo
⑴按要求在实物图上连线(其中部分线路已连好)。
⑵其次测量时电流表的指针位置如下图(b)所示,其
读数为A
图3
②要求电器的电压或电流变化范围大,负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻,须用分压式电路。
若接成限流式,当改变滑动变阻器的阻值时,电路中电流变化不明显,测得的电压和电流取值范围小。
例3、为了测定一个“6.3V、1W的小电珠在额定电压下较准确的电阻值,可供选择的器材有:
A.电流表(0〜3A,内阻约0.04Q)B.毫安表(0〜300mA内阻约4Q)C.电压表(0〜10V,内阻10KQ)D.电压表(0〜3V,内阻10KQ)E.电源(额定电压6V,最大允许电流2A)F.电源(额定电压9V,最大允许电流1A)G.可变电阻(阻值范围0〜10Q,额定电流1A)H.可变电阻(阻值范围0〜50Q,额定功率0.5W)I.导线若干根,电键一个。
⑴为使测量安全和尽可能准确,应选用的器材是
。
(用字母代号填写)
⑵在右边虚线框内画出电路图,并把图6所示实物图用线连接起来。
分析:
①表及内外解法的选取
P1
小电珠的额定电流I额=一=——A沁0.16A=16mAv300mA电流表应选B。
U额=6.3Vv10V,电
额U6.3额
U2632
压表选C,电源选F。
R珠=——一40Q比10KQ小得多,仅比毫安表内阻大10倍,故
P1
选用安培表外接法。
②滑动变阻器及连接方法的选取
9
将可变电阻H接到电源两端,其上电流大若致为l=—A=0.18A,而H的
50
额定电流|H==0.1Av0.18A,而G的额定电流为1A,故从安全性上
50
考虑不宜选用H。
由于40Q是可变电阻G的中值的8倍,故选用分压式连接方式。
若使用限流
式,则在灯泡额定电压下,I额=A,具体操作时I额
63
〜0.16A应体现在安培表上,故滑动变阻器此时大约
分压为U滑=9V—6.3V=2.7V。
故此时滑动变阻器调节
27
的阻值R=沁17Q>10Q,因此G不可能用限流
10
63
法,必须使用分压式。
答案:
⑴BCFG;⑵电路图如图7所示,实物连接如
图8所示
解法指导本题的关键是在“额定电压下”较准确测量这一要求使得变阻器G无法使用限流式,
一般来说,若待测电阻比滑动变阻器阻值大得多时,一般采用分压式。
例4、(97年高考)某电压表的内阻在20KQ--50KQ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列
可选用的器材:
A、待测电压表V(量程3V);B、电流表"(量程…上);C、电流表(量程rI);
D、电流表(量程1„l)E、滑动变阻器R(最大阻值I--);F、电源亠(电动势4V);
G电键K。
(1)所提供的电流表中,应选用。
(2)为了尽量减小误差,要求测多组数据。
试画出符合要求的实验电路图。
分析:
将电流表、电压表串联,只要读出两表读数,即可用公式过电压表的最大电流值
l=U/R求得电压表的内阻。
通
=1.5x10-4J=15M
故电流表应选Ai。
由于变阻器的阻值远小于电压表的内阻,且要求测多组数据,故变阻器
用分压式连接,如图3所示。
例5.已知某电阻丝的电阻约为10Q,现有下列器材供测量该电阻丝的电阻时使用;
A.量程为0.6A,内阻是0.5Q的电流表。
B.量程为3V,内阻是6KQ的电压表。
C.阻值是0--20Q,额定电流为2A的滑动变阻器。
D.蓄电池(6V)。
要求:
画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图,测量数据要尽量多。
分析:
若采用限流式接法,由于电阻丝阻值为10Q,在3V电压(电
压表的量程)下工作,则流过它的最大电流为,改变滑动变阻器的阻值(0〜20Q),电路中电流变化范围约为,电流取
值范围比较小,故采用分压式接法比较好。
电路图如图4所示。
③采用限流接法时限制不住,电表总超量程,用电器总超额定值。
在安全(I滑额够大,仪表不超量程,用电器上的电流、电压不超
额定值,电源不过载)、有效(调节范围够用)的前题下,若R用用,但考虑省电、电路结构简单,可先采用限流接法;而若R用》R>,则只能采用分压电路.
例6、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:
待测电阻FX(约100Q);直流电流表(量
程0~10mA内阻50Q);直流电压表(量程0~3V、内阻5kQ);直流电源(输出电压4V、
内阻不计);滑动变阻器(0~15Q、允许最大电流格和实验要求画出实验电路图•
1A);开关1个,导线若干•根据器材的规
用伏安法测量电阻有两种连接方式,即电流表的内接法和外接法,由于RXv旋瓦,故
电流表应采用外接法•在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,
通过负载的电流最小,Imin='=24mA>10mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑
动变阻器必须采用分压接法.
④当负载电阻的阻值用=小于变阻器总电阻R或相差不多时,若两种电路都可以对负载的电流和电压有明显的调节,或两种电路都满足实验要求,且电压、电流变化不要求从零调起,则多采用限流式接法,这样的接法电源负担轻,能耗小。
例4.在一次实验中需要较准确地测量某一个金属丝的电阻,已知金属丝的电阻,约为5°;
电流表量程3A,内电阻约•;电压表量程3V,内电阻约戸口;电源电动势6V;滑动变阻器R的总电阻20G,额定电流1.5A\O试画出测量金属丝电阻的电路图。
分析:
电源电动势为"■',流过金属丝的电流约
i=-A=UA
5
可采用限流接法,电路如图6所示。
图6
组成可调分压电路
[目的]
1掌握将滑动变阻器接成分压电路的方法,认识其原理和用途。
2.学习使用多用电表的直流电压档。
[器材]
滑动变阻器(标称规格(50Q,1.5A)、小灯泡(标称规格6.3V0.15A)、多用电表、电池组(电压约6伏)、开关、导线。
[原理和方法]
如图6所示,将电阻R与R串联后接到电压为U的电源上,就构
甲乙
图G
成一个固定分压电路。
由于P、b两点间的电压
变小而变小。
若用另一个电阻R作为负载(用电器)并联接在P、b两点,那么加在负载R上的电压也将随R的减小而减小。
根据欧姆定律,由于R的并入使P、b间原有电阻R变小,因此用上式计算U时,应将式中的R用R与R并联的等效电阻代替,得到的U叫做分压电路的输出电压。
在实际应用中,若用更换电阻R来改变输出电压很
不方便,于是用一个滑动变阻器代替R和R,如图6所示。
滑动点P将变阻器R分为
R和R两部分,负载R与P、b间这部分电阻R并联。
如上所述,在U不变时,当P由a端向b端滑动时,输出电压就逐渐减小,反之,输出电压就增大,这样,变阻器就作
为一个可调分压器。
本实验学习用多用电表测电压。
J0411型多用电表的正面如图7所示,当选择开
关指向写有符号“V”的各档位时,它就是一个直流电压表,字母下的小横线表示直流,
有些多用电表上用“DC'表示。
红黑两色表笔要分别接在标有“+”“”的插口中,
测量直流电压时应让红笔与电位高的一点接触,黑笔与电位低的一点接触。
本实验将选择开关旋到直流10伏档,读数时应从盘上第二排刻度线(它有50个分度,分度值为
0.2伏,最右端为10伏)中读出,本实验不做精密测量,估读1/2分度即可,如指针
在图示位置读数为3.1伏。
实验电路如图8所示。
实物接线如图9所示,注意,变阻器采用三端接法(即三个接线柱均要用上)。
此电路的规范接线顺序是:
先用导线1、2、3把变阻器上的两端(即固定端)接线柱a、b分别连接电源两极,其中a端是通过开关S接正极的。
再用导线4、5把一个固定端b和滑动端P连接负载(小灯泡H)的两端。
注意,此时导线5不要接到P上而应与接线柱c和d连接。
b端既接电源又接负载,叫做公共端,习惯上公共端接电源负极。
最后用导线6、7将电压表与负载并联。
bII—
F1
H
‘一0—‘
通电(即合开关S)前,必须将滑动片P预置在靠近公共端b的地方,使分压器输出的电压很小,起保护负载的作用。
通电后,将P向a端缓慢滑动,观察灯的亮度和
电压表的示值各怎样变化,P到a端时输出电压是否最大。
再将P向b端滑动,看又如
何变化,P到b端时输出电压是否为零。
从而认清这种分压电路的特点是,输出电压能在零和电源电压值之间做大范围的变化。
今后许多实验中都要用这种方法对电路实行调控。
图10所示的电路中,变阻器采用两端接法,只从a、P接出导线,b端“悬空”,
负载(灯H)与P、a间这部分电阻”串联,这种电路叫制流电路。
当P向b端滑动时,
负载中通过的电流减小,但不能减至零。
你可以用所给器材按图10连接电路做实验,
与分压电路对比。
想一想:
“分压电路是将负载与滑动变阻器并联”这种说法对吗?
为什么?
H
b_
注意,做电学实验时,要遵守电学实验的基本操作规则:
一、使用前先检查电表的指针是否对准刻度的零点,若未对准,则用螺丝刀旋动“机械零点调节螺丝”来校正。
二、接线时,开关S要断开。
三、接线时,按回路连线。
四、电路接好后,应点接一下电源开关,短暂地试通电,看到没有不正常的现象发生,才可以持续通电进行观测。
根据欧姆定律:
U=I*R,l=U/R。
在此电路中有电流l=Ui/(R1+R2),而输出电压Uo是电阻R2上的分压,易知:
Uo=l*R2=Ui*R2/(R1+R2),上面给出公式表达容易让人误解,不应该写为
Uo=(R2/R1+R2)*Ui,而应该是Uo=(R2/(R1+R2)*Ui,
也即Uo=l*R2=Ui*R2/(R1+R2)。