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1、第2讲,串并联电路、电阻的测量、电压表、电流表,一、串并联电路 1电路的构造 电路一般由电源、负载、导线、开关所构成其中电源是将其他形式的能转化为电能提供给电路的装置；负载是将从电源处获得的电能转化为其他形式的能，即消耗电能的装置；导线是通过电流的形式将电源提供的电能输送给负载的装置；开关是电路的控制系统电路的设计包括如何选择实验器材，如何选择测量电路和控制电路,二、电阻的测量 被测电阻的分类：定值电阻，电源的内阻，电表内阻及金属丝的电阻率电阻的测量的方法：伏安法，欧姆表测电阻法，半偏法(并联半偏、串联半偏)，替代法，比例法等 1伏安法测电阻(大内小外) 电路中很多物理量与电路两端电压U和流过
2、电路的电流强度I有关，于是伏安法就成为一种间接测量这些物理量的有效方法伏安法涉及测Rx、RA、RV、电源的内阻r及测定金属丝的电阻率其测量原理是RU/I.,(1)两种电路形式：电流表内接法如图721(a)、电流表外接法如图721(b),例：用伏安法测电阻，可采用图所示的甲、乙两种接法如所用电压表内阻为5000，电流表内阻为0.5， (1)当测量100左右的电阻时，宜采用_电路； (2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、 0.5A，则此电阻的 测量值为_， 真实值为_.,答案：(1)甲(2)2020.08 方法点拨：用伏安法测电阻，首先要根据题目给定的器材规格来判明电流表
3、应该内接还是外接，要明确实验中误差的来源,变式训练2：如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是( ) A此接法的测量值大于真实值 B此接法的测量值小于真实值 C此接法要求待测电阻值小于电流表内阻 D开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端,答案：A,半偏法测量电流表内阻的电路采用的是电阻箱与电流表并联形式，测量的结果是测量值小于真实值；半偏法测量电压表的内阻的电路采用的是电阻箱与电压表串联形式，测量的结果是测量值大于真实值,如图722甲所示，条件：RR0；要求：闭合S2后不能再调R；误差：测量值偏小； 如图722乙所示，条件：RR0；要求：调节R0后不能再调R，误差：测量值偏大
4、3替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱),4比例法：若有标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻，对于一般未知电阻，有电阻箱和电表即可用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联(据并联分流原理)，两个电压表一般是串联(据串联分压原理),三、电压表和电流表 1表头G (1)构造：主要由永磁体(产生辐向磁场)、放入辐向磁场中的线圈和指针组成 (2)原理：电流表(电流计)G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，磁偏角与电流强度I成正比，即k
5、I，故表的刻度是均匀的 (3)主要参数：表头内阻Rg，电流表线圈的电阻；满偏电流Ig，电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压Ug，指针满偏时表头两端的电压，故UgIgRg.,2电压表 由表头串联分压电阻组成分压电阻阻值的计算、刻度的修改 改装方法：串联一个分压电阻R，如图723，若量程扩大n倍，即nU/Ug，则由分压原理，需串联的电阻值RURRg/Ug(n1)Rg，故量程扩大的倍数越高，串联电阻值越大,说明：改装后的电压表量程虽然扩大了，但通过电流表的最大电流仍为电流表的满偏电流Ig，只是由于串联电路的分压使表的量程扩大了,3电流表 由表头并联分流电阻组成分流电阻阻值的计算、刻
6、度的修改 改装方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即nI/Ig，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值RIgRg/IRRg/(n1)，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小,说明：改装后的电流表量程虽然扩大了，但加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电压Ug，只是由于并联电路的分流使表的量程扩大了,4电流表和电压表在电路中的作用：可分为两种情形理想情况：电流表内阻为零，电压表内阻可视为无穷大，都对电路没有影响在分析和计算时，常将电流表视为短路，将电压表视为断路；实际情况：可将电流表看作阻值为其内阻、能测量其本身电流的特殊电阻串入电路中，可将电压表看作阻值为其内阻、能测量其
7、本身电压的特殊电阻并入电路中,例：一毫安表头满偏电流为9.90mA，内阻约为300.要求将此毫安表头改装成量程为1A的电流表，其电路原理如图726所示图中，是量程为2A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源,(1)完善下列实验步骤： 将虚线框内的实物图按电路原理图连线； 将滑动变阻器的滑动头调至_端(填“a”或“b”)，电阻箱R0的阻值调至零； 合上开关； 调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1A； 调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会_(填“增大”、“减小”或“不变”)；,多次重复步骤，直至标准电流表的读数为_，同
8、时毫安表指针满偏 (2)回答下列问题： 在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1，由此可知毫安表头的内阻为_. 用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为_A. 对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：_,答案：(1)如图：,b减小1A (2)3100.495(0.4940.496均可)例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表头的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比等等 方法点拨：电表的改装是利用了并联电路分流的作用，串联电路分压的作用而扩大量程的，熟悉分流分压特点是解决这类问题的关键,变式训练
9、1:(2010上海格致中学)用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图727所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是( ) A图(a)中的A1、A2的示数相同 B图(a)中的A1、A2的指针偏角相同 C图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同 D图(b)中的A1、A2的指针偏角相同,解析：改装以后的电表指针偏转的角度依然与流经表头的电流成正比，由于量程的改变，读数有所不同，故A、C、D均为错误的,答案：B,四、滑动变阻器的使用 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，用以控制电路，高考
10、命题经常直接或渗透考查其应用滑动变阻器的接法有限流式与分压式，设计控制电路是学习的难点 (1)限流式与分压式特点 如图725所示，滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，图(a)电路为限流式接法，图(b)电路为分压式接法,分压电路：不论R0的大小如何，调节滑动触头P的位置，都可以使IL有明显的变化.,(2)限流式与分压式的选择 滑动变阻器接入电路，应遵循安全、精确、节能、方便的原则综合考虑，灵活择取 选用分压式接法的情况： 要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始连续调节时，即大范围内测量时，采用分压式(如测定伏安特性曲线、校对改装后的电表等) 当被测电阻远大
11、于滑动变阻器的最大值，且实验要求的电压变化范围较大或要求测量多组数据时，采用分压式,实验仪器、电表量程或待测电阻的最大允许电流小于限流电路中的最小电流，采用分压式 选用限流式接法的情况： 电路电流或电压不要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式 当电源或滑动变阻器的允许通过的电流值太小，不能采用分压式时（分压时总电阻小，I干大，容易烧坏电源或变阻器），采用限流式 实验要求精度不高，两种接法均可时，由于限流电路能耗较小，优先考虑限流式,例3：用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验，备有器材规格如下： A待测电阻Rx(约100) B直流毫安表(量程010mA
12、，内阻50) C直流电压表(量程03V，内阻5k) D直流电源(输出电压4V，允许最大电流1A) E滑动变阻器(阻值范围015，允许最大电流1A) F电键、导线若干 根据器材的规格和实验要求，画出正确电路图,方法点拨：,变式训练3：(2010绍兴一中模拟)某电阻额定电压为3V(阻值大约为10)为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材： A电流表A1(量程300mA，内阻约1) B电流表A2(量程0.6A，内阻约0.3) C电压表V1(量程3.0V，内阻约3k) D电压表V2(量程5.0V，内阻约5k) E滑动变阻器R1(最大阻值为50) F滑动变阻器R2(最大阻值为500) G电源E(电动势
13、4V，内阻可忽略) H开关、导线若干,(1)为了尽可能提高测量准确度，应选择的器材为(只需填器材前面的字母即可)：电流表_.电压表_.滑动变阻器_. (2)应采用的电路图为下列图中的_.,A,C,E,答案：BC,五、电表的读数规律 电表接入电路时要一看量程，二看分度，三看接线柱正负，电流表和电压表一般要求指针能偏转到量程的1/3以上事实上凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分)，凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读注意：游标卡尺、机械秒表、电阻箱、欧姆表等都不估读,六、电路等效简
14、化的原则与方法 在形式较为复杂的电路中，导体间的串、并联关系不很明显，这时需要将电路等效变换成较为规则的电路，以便认识其串、并联关系 (1)画等效电路的原则是： 在电路图中，导线的电阻值一般看做零，因此，其长度可任意伸长或缩短，形状可任意改变若题中明确给出导线具有电阻，则应在等效电路图中画出其等效电阻这样，既直观又不易产生误解,电路中的电压表和电流表是用来指示电路中的电压值和电流值的，若题目要求考虑电表对电路的影响，应把电表的电阻当做电路的一部分，画在等效电路图中；若题目不要求考虑电表对电路的影响，即把电压表和电流表看做是绝对理想的(RV，RA0)，画等效电路时电表可不画入电路图，而用导线将原
15、电流表处短接，将电压表摘除断路，使电路更简化直观 无电流的支路先除去，电势相等的各点先合并电压稳定时，电容器可当做断路处理,(2)画等效电路图时，常用的方法有： 分支法 a顺着电流方向逐级分析，如果没有接入电源或电流方向不明的可假设电流方向 b每条支路的导体是串联关系 c用切断电路的方法帮助判断：当切断某部分电路时，其他电路同时也被断路的是与它成串联关系；其他电路仍然通路的是与它成并联关系的,电势法 a把电路中的电势相等的点标上同样的字母，减少节点数 b把原电路中的节点按电势由高到低排列，画在草图上 c把原电路中的电阻接到相应的节点之间,4应用伏安法测电阻 例4：一电阻额定功率为0.01W，阻
16、值不详用欧姆表粗测其阻值约为40k.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件，较精确地测定其阻值 电流表，量程0300A，内阻150； 电流表，量程01000A，内阻45； 电压表，量程03V，内阻6k； 电压表，量程015V，内阻30k； 电压表，量程050V，内阻100k； 干电池两节，每节电动势为1.5V；,直流稳压电源，输出电压6V，额定电流3A； 直流电源，输出电压24V，额定电流0.5A； 直流电源，输出电压100V，额定电流0.1A； 滑动变阻器，050，3W； 滑动变阻器，02k，1W； 电键一只，导线若干,待测电阻最大实际电压为310440103V12V，故应选用量程为15V的电压表；要实现变阻器在较大范围内灵敏调节，电源电压应比待测电阻的最大实
