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文檔簡介

1、閉合電路歐姆定律 (電流表的內(nèi)外接法、限流式分壓式接法)、電流表的內(nèi)接和外接在電學(xué)實驗中通常需要用電器兩端的電壓和通過用電器的電流,這時要利用伏安 法測電阻,通常用伏安法測電阻時,可采用如圖所示的兩種接法:圖乙電流表內(nèi)接法電流表外接法1、分析:【電流表外接法】用 R真、R測分別表示待測電阻 Rx測量值,Ra、Rv分別表示電 流表和電壓表的內(nèi)阻。由此可看出,測量值小于真實值11 r_i-uv人真 Rv所以,當(dāng)Rv»Rx時,R測越接近R真,誤差越小。【電流表外接法】用 流表和電壓表的內(nèi)阻。R真、R測分別表示待測電阻 Rx測量值,Ra、Rv分別表示電由此可看出,測量值大于真實值R S +

2、5Ux U f D=+=人育+rR所以,當(dāng)Rx>>Ra時,R測越接近R真,誤差越小。2、電流表內(nèi)、外接判斷方法:Rx>>R a;米用電流表外接法的條件:Rx>>R a 和 Rv>>R x 關(guān)系時:米用電流表內(nèi)接法的條件:當(dāng)不滿足Rv>>R x(即Rx大電阻)時用內(nèi)接法。(即Rx小電阻)時用外接法。當(dāng)若安培表示數(shù)變化比例大,即'、鋰兀時,用內(nèi)、外接法均可。3、規(guī)律口訣:大內(nèi)小外含義:a:大電阻用內(nèi)接法,小電阻用外接法。b:內(nèi)接法測量值偏大,外接法測量值偏小。2即RxRv Ra用內(nèi)接法RxfvRa用外接法.、滑動變阻器的限流式和分

3、壓式接法(一)滑動變阻器在電路中的兩種接法:1 通過改變變阻器電阻來改變電路中的電流,以控制電路中的電流一一限流式;如圖1所示,當(dāng)滑動頭P從右端向左移動過程,滑動變阻器電阻逐漸減小,電 路中的電流逐漸增大,變阻器起控制電路電流作用。注意:實驗開始時應(yīng)使滑動變阻器連入電路的電阻最大。2 通過變阻器改變電阻來改變用電器兩端的電壓,起調(diào)壓器的作用一一分壓式。如圖2所示,電阻R與變阻器左邊電阻并聯(lián),用電器與左邊電阻的電壓相等,改 變P的位置改變用電器 R兩端電壓,實現(xiàn)調(diào)制電壓作用。3.電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍電流范圍:U UR Rp RR限流式接法電壓范圍: U U ;R Rp(上式中:R為用電器的電阻,

4、Rp為滑動變阻器的全電阻。)可見:限流電路的調(diào)節(jié)范圍與 Rp有關(guān)。在電源電壓 U和用電器電阻R一定時,Rp越Rp比R小得多時,用電器上的電壓電流范圍:大,用電器上電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍也越大;當(dāng) 和電流的調(diào)節(jié)范圍都很小。分壓式接法電壓范圍:° U可見:分壓式接法的電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍與滑動變阻器Rp無關(guān)。4.兩種電路的比較:分壓電路的電流和電壓調(diào)節(jié)范圍都大于限流電路的調(diào)節(jié)范圍。在電源滑動變阻器和用電器一定的條件下,限流電路消耗的電能小于分壓電路消耗 的電能。5 選擇原則:由于限流式電路能節(jié)約能源,一般情況下優(yōu)先選擇限流式接法(以提高電路效率) 但在下列幾種情況下,必須選擇分壓式連接方式

5、: 當(dāng)滑動變阻器全電阻遠(yuǎn)小于被測電阻時,且實驗要求電壓(電流)的變化范圍較大; 明確要求某部分電路的電壓從零開始變化;例:測定小燈泡的伏安特性曲線。 若采用限流接法,電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流。三、閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)、外電路 內(nèi)電路:電源兩極(不含兩極)以內(nèi),如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等.內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r.內(nèi)電路分得的電壓稱為內(nèi)電壓, 外電路:電源兩極間包括用電器和導(dǎo)線等,外電路的電阻叫做外電阻R,外電路分得的電壓稱為外電壓(在電閉合電路中兩源兩極的電壓是外電壓) 閉合電路的歐姆定律 適用條件:純電阻電路內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,與內(nèi)、外電路的電阻之

6、和成反比,即匸 E/ ( R+r)研究閉合電路,主要物理量有E、r、R、I、U,前兩個是常量,后三個是變量。r E U外+ U內(nèi)YU = E - lr(U - 1 關(guān)系)表達(dá)形式:I =-(I _R關(guān)系)1R+rRU =E(U - R關(guān)系)R + r(3)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系U = Elr,路端電壓隨著電R JT fTJ J,反之亦然。路端電壓:外電路的電勢降落,也就是外電路兩端的電壓. 路中電流的增大而減小;路端電壓隨外電阻變化的情況:電源的外特性曲線一一路端電壓U隨電流I變化的圖象: (U 一 I關(guān)系圖線)圖象的函數(shù)表達(dá):U= E lr外電路斷路時(即Rtr,l = 0),縱軸上的截距表示

7、電源的電動勢E( E = U當(dāng)外電路短路時(R = 0,U = 0),橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r ;J圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)電阻.Y某點縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率,在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率,該直線上任意一點與原點連線的斜率表示該狀態(tài)時外電阻的大小;當(dāng)口=E/2(即R=r)時,P出最大。n = 50 %注意:坐標(biāo)原點是否都從零開始:若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取,則該截距不表示 短路電流。(4).閉合電路的輸出功率 電源的總功率:P總=IE=IU外十IU內(nèi)=IU + I2r,(閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等, 所以由E = U外+U內(nèi)) 電源的

8、輸出功率 與電路中電流的關(guān)系:P = UXI ;當(dāng)I WU 當(dāng)I耐U T,表明U I有極值存大。P =IE _|2r - -r(I2 -I E) - -rI2 -2I ()2- r2r 2r 4r當(dāng)I =E2r時,電源的輸出功率最大,P E4r22 E 2P出IE-Ir"IR忙尺e2r(R-r)2 4Rr r_JE224r R電源的輸出功率 與外電路電阻的關(guān)系:(等效于如圖所示的電路)匸2當(dāng)R = r時(I=E/2r),電源有最大輸出功率:Pma-E_4r結(jié)論:當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時,電源的輸岀功率最大。=要使電路中某電阻 R的功率最大;條件R=電路中其余部分的總電阻例:電阻R的功率最大條件是:R= Ro+r輸出功率隨外電阻R變化的圖線 (如圖所示);由圖象可知,I. 對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的外電阻 Ri和R2,不難證明R1 R2 .II. 當(dāng)R<r時,若R增大,則P出增大;山.當(dāng)R>r時,若R增大,則P出減小.IV.在電源外特性曲線上某點縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率,在圖中的那E塊矩形的面積表示電源的輸出

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