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如何有效的選擇滑動變阻器

2016-12-05 11:31李通銀
新教育時代·教師版 2016年30期
關(guān)鍵詞:變阻器內(nèi)阻電阻率

李通銀

摘 要:滑動變阻器在高中物理實驗中占據(jù)非常重要的地位,縱觀最近幾年高考試題,滑動變阻器仍久是經(jīng)久不衰的熱門考點。在電學實驗中正確選取滑動變阻器,既要有理論知識又要有實踐經(jīng)驗,本文主要分析了選擇滑動變阻器的一般方法。

關(guān)鍵詞:變阻器 電阻率 內(nèi)阻

滑動變阻器有分壓式和限流式兩種連接方式,但在相同條件下的控制效果不同,實際應用中要根據(jù)具體情況恰當?shù)剡x擇?;瑒幼冏杵鞯倪x擇主要從以下四個方面:第一,電路安全,即要注意電路中各電表的量程以及變阻器的額定電流;第二,電路中電流、電壓需要調(diào)控的范圍;第三,實驗中應使滑動變阻器便于調(diào)節(jié),電表并于讀取數(shù)據(jù),也就是使滑動變阻器的滑動成為有效滑動;第四,電路能量消耗小。下面通過以下三個例題來進行說明。

例1、在“測定金屬的電阻率”的實驗中,待測金屬導線的電阻Rx約為5 Ω.實驗室備有下列實驗器材:

A.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻約為15 kΩ)

B.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約為75 kΩ)

C.電流表A1(量程3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω)

D.電流表A2(量程600 mA,內(nèi)阻約為1 Ω)

E.變阻器R1(0—100 Ω,0.3 A)

F.變阻器R2(0—2 000 Ω,0.1 A)

G.電池E(電動勢為3 V,內(nèi)阻約為0.3 Ω)

H.開關(guān)S,導線若干

(1)為了提高實驗精確度,減小實驗誤差,應選用的實驗器材有_______.

(2)為了減小實驗誤差,應選用圖甲中________(選填“a”或“b”)為該實驗的電路圖,并按所選擇的電路圖把實物圖乙用導線連接起來.

解析:(1)由電池E決定了電壓表選V1;結(jié)合Rx粗略計算電流在600 mA內(nèi),故選A2;由Rx約為5 Ω確定變阻器選R1,故應選器材有A、D、E、G、H.

(2)因A2的內(nèi)阻不能滿足遠小于Rx,電流表應外接,故選圖b.實物連接如圖所示。

故答案為:(1)ADEGH;(2)b;如圖

例2、有一量程為0-5V的電壓表V,某同學為了知道它的內(nèi)阻,采用了下列測量方法:

(1)該同學利用歐姆表通過圖1的方式進行測量,測量時歐姆表的黑表筆應該一電壓表的正 (選填“正”或“負”)極接線柱相接,紅表筆與另一接線柱相接,在歐姆表的檔位位于“×1k”擋時,歐姆表的實數(shù)如圖2所示,則電壓表的內(nèi)阻Rv約為

(2)為了更準確第測量出這塊電壓表V的內(nèi)阻,該同學在實驗室找到了下列器材:

電壓表V1:量程0—10V 定值電阻R0:阻值5000Ω

滑動變阻器R1:0—50Ω 滑動變阻器R2:0—10Ω

電源E:電動勢12V,內(nèi)阻很小 開關(guān)S,導線若干

該同學設計了圖3所示的電路,其中甲為 ,乙為 (選填“V”或“V1”)滑動變阻器應選 (選填“R1”或“R2”)該同學通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,得到電壓表V,V1 的多組讀數(shù)U,U1,以U為縱坐標,U1為橫坐標建立坐標系并畫出相應圖像,如圖4所示,若圖像的斜率為k,則電壓表V的內(nèi)阻Rv= 用k和R0表示)

解析:(1)歐姆表的黑表筆與內(nèi)置電源的正極相連,紅表筆與內(nèi)置電源的負極相連,電壓表的正極線柱應與高電勢點相連接,利用歐姆表通過圖1的方式進行測量,測量時歐姆表的黑表筆應該一電壓表的正極接線柱相接;歐姆表的檔位位于“×1k”擋,由圖2所示可知,則電壓表的內(nèi)阻Rv約為4.5×1k=4.5kΩ.

(2)由圖3所示電路圖可知,電壓表乙與定值電阻串聯(lián)后再與電壓表甲并聯(lián),并聯(lián)電路兩端電壓相等,因此甲電壓表的量程應大于乙電壓表的量程,則電壓表甲為 V1,電壓表乙為V;兩個滑動變阻器的阻值相差不是很大,在選擇時就不能按照我們常規(guī)的選擇方法來進行選擇,通過把R1和R2結(jié)合實驗原理圖進行分析,電路中接入R1時所消耗的電能比接入R2少,所以滑動變阻器應選擇R1;并聯(lián)電路兩端電壓相等,由圖3所示電路圖可知,U1=U+IR0,則,由圖4所示圖像可知,圖像斜率,則電壓表內(nèi)阻

故答案為:(1)正;4.5;(2)V1,V,R1,.

例3、在做測量金屬絲電阻率的實驗時,某同學請人把金屬絲做成截面為正方形的金屬絲。

(1)他先用螺旋測微器測量金屬絲的邊長,由圖可得,金屬絲的截面邊長為 mm

(2)金屬絲的電阻較小,約為5Ω,則選擇 (填A或B)電路測量比較準確

(3)現(xiàn)有下列實驗器材:

電源(電動勢3V,內(nèi)阻約為0.4Ω)

電流表A1(量程10mA,內(nèi)阻約為5Ω)

電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻約為0.5Ω)

電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約為2KΩ)

滑動變阻器R1(阻值0—3Ω)

滑動變阻器R2(阻值0—25Ω)

開關(guān)導線若干。

測量時,電流表應選 ,滑動變阻器應選 (填代號)

解析:根據(jù)電源電動勢和被測電阻阻值可得,電流表應選擇A2;在實驗中,需要采集多組實驗數(shù)據(jù)時,要求相鄰兩數(shù)據(jù)間的間隔越大測量結(jié)果越準確,因此要求測量范圍較大,滑動變阻器應選R2

故答案:(1)0.515 mm—0.518 mm,(2)A2;R2

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