滑动变阻器的限流接法和分压接法典型习题
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滑动变阻器的限流式和分压式接法(一)滑动变阻器在电路中的两种接法:1.通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流,以控制电路中的电流——限流式;如图1所示,当滑动头P 从右端向左移动过程,滑动变阻器电阻逐渐减小,电路中的电流逐渐增大,变阻器起控制电路电流作用。
注意:实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。
2.通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压,起调压器的作用——分压式。
如图2所示,电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等,改变P 的位置改变用电器R 两端电压,实现调制电压作用。
(二)两种电路选取: 1.两种电路的比较:⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。
⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下,限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。
2.选择原则:由于限流式电路能节约能源,一般情况下优先选择限流式接法(以提高电路效率)。
例:在如图所示电路,已知U =5V ,通过变阻器AB 连成分压式电路向小灯泡L 供电,电灯L 上标有“2.5V 、25Ω”字样。
求: ⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%, 应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。
⑴限流式接法⑵分压式接法⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大?最大效率为多少?但在下列几种情况下,必须选择分压式连接方式:①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时,且实验要求电压(电流)的变化范围较大;②明确要求某部分电路的电压从零开始变化;例:测定小灯泡的伏安特性曲线。
③若采用限流接法,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。
例:用伏安法测金属电阻R x(约为5Ω)的值,已知电流表内阻为1Ω,量程为0.6A,电压表内阻为几kΩ,量程为3V,电源电动势为9V,滑动变阻器的阻值为0~6Ω,额定电流为5A,试画出测量R x的原理图。
3.几点说明:⑴对实验器材和装置的选择,应遵循的几条主要原则:①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则⑵分压电路中,在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流(或电压)的条件下,尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。
滑动变阻器的限流式和分压式接法课前预习(一)滑动变阻器在电路中的两种接法:1.通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流,以控制电路中的电流——限流式;如图1所示,当滑动头P 从右端向左移动过程,滑动变阻器电阻逐渐减小,电路中的电流逐渐增大,变阻器起控制电路电流作用。
注意:实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。
如图1所示,为保证电路安全,滑动变阻器的滑片P 应先置于何处左端还是右端?答2.通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压,起调压器的作用——分压式。
如图2所示,电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等,改变P 的位置改变用电器R 两端电压,实现调制电压作用。
如图2所示,为保证电路安全,滑动变阻器的滑片P 应先置于何处左端还是右端?答(二)两种电路的特点及选取:1.电压和电流的调节范围⑴限流式接法 电压范围:U U R R R p ~+; 电流范围:RU R R U p ~+。
(上式中:R 为用电器的电阻,R p 为滑动变阻器的全电阻。
)可见:限流电路的调节范围与R p 有关。
在电源电压U 和用电器电阻R 一定时,R p 越大,用电器上电压和电流的调节范围也越大;当R p 比R 小得多时,用电器上的电压和电流的调节范围都很小。
⑵分压式接法 电压范围:U ~0 ; 电流范围:RU ~0。
可见:分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp 无关。
2.两种电路的比较:⑴限流式接法⑵分压式接法⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。
⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下,限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。
3.选择原则:由于限流式电路能节约能源,一般情况下优先选择限流式接法(以提高电路效率)。
但在下列几种情况下,必须选择分压式连接方式:①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时,且实验要求电压(电流)的变化范围较大;②明确要求某部分电路的电压从零开始变化;③若采用限流接法,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。
分压式和限流式接法1、现有下列器材:A 、两节干电池,内阻不计;B 、滑动变阻器0~10Ω;C 、滑动变阻器0~500Ω;D 、小灯泡(2.5V ,0.5W );E 、开关;F 、导线若干请你设计一个电路,使小灯泡两端的电压能在0~2.5V 范围内较方便地连续变化。
(1)滑动变阻器应选; (2)画出对应的电路图。
2、用如图87-5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 两挡,内阻可忽略;电压表有15V 、3V 两挡,内阻很大.测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V .按要求在实物图上连线(其中部分线路已经连好).3、在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6 V ,3 W ”,其他选用的仪器有____________电流表A l (量程3A ,内阻0.2Ω) 电流表A 2(量程0.6 A ,内阻1Ω) 电压表V 1(量程3V ,内阻20k Ω) 电压表V 2(量程15V ,内阻60K Ω) 变阻器R 1(0—1000Ω,0.5 A) 变阻器R 2(0~20Ω,2A) 学生电源(6~8V). 开关S 及导线若干.实验中要求在0~6V 范围内读取并记录下12组不同的电压值U 和对应的电流值I,以便作出小灯泡的伏安特性曲线.在上述器材中,电流表应选用_______,电压表应选用________变阻器应选用________·在下面的方框中画出实验的电路图.4、图7是滑动变阻器的示意图,若要将其连人电路,且当其滑动片向左滑动时,连入电路的电阻值变大,请在图(A)上画连线;若要使其滑动片向右滑动时,连人电路的电阻值变大,请在图(B)上画连线.上图是一位同学做本实验时的电路连线,请将他的错误连线加以更正. 5、 (1)某学校学生在开展“测金属电阻率’:研究性学习括动中,对有关金属(灯泡中的钨丝)、半导体(二极管)、合金(标准电阻),及超导材料的电阻率查阅了大量资料,提出了下列一些说法,你认为正确的有 •A .金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而不发生显著变化制成的B .标准电阻是利用合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化制成的C .半导体材料的电阻率随温度升高而增大•D .当温度为绝对零度时,某种材料电阻率突然为零,这种现象叫超导现象 (2)①在“测金属电阻率”实验中,螺旋测微器测金属丝的直径的读数如图,则直径d=______mm 。
2020年高考物理,滑动变阻器的三种连接方式,你都弄懂了吗滑动变阻器作为电学的基本元件之一,相信大家都已经相当熟悉了。
从初中开始,它就活跃在各种电学题里。
今天我们要说的是滑动变阻器的三种连接方式,掌握这三种连接方式的特点,对我们快速解题是非常有帮助。
下面我们就一起来看一下吧。
第一种,限流式接法,如下图1所示,这种接法中滑动变阻器只有一部分接入电路,其中接入电路的是露出部分(即电流流过的部分),滑动变阻器接入电路的阻值与露出部分同增同减。
实物连接时只需接一上一下两个接线柱。
第二种,分压式接法,如下图2所示(图3为其等效电路图),这种接法中滑动变阻器的一部分与其他用电器并联后,再与露出部分串联。
滑动变阻器接入电路的有效值与露出部分同增同减。
实物连接时一上两下(即上面一个接线柱和下面两个接线柱都要连入电路中)第三种,自身并联式,如下图4所示,这种接法中,滑动变阻器的两部分是并联关系,电流在滑片处分流。
当滑片处在中间时,滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(不清楚的同学可以取特殊值进行简单验证,假设滑动变阻器总阻值是10,那不管滑片处在什么位置,两部分阻值相加都等于10,然后分别取1和9,2和8……进行简单计算,你会发现取5和5时并联阻值最大)。
这种连接方式通常在选择题里见得比较多,实验题只考限流式和分压式两种接法。
知道了这三种连接方式的特点,下面我们就来看看解题时是怎么应用的。
例1:如图所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则( )A.R3上消耗的功率逐渐增大B.电流表读数减小,电压表读数增大C.电源的输出功率逐渐增大D.质点P将向下运动【解析】见下图例2:(2016 上海卷)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。
闭合电建,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变化量与I变化量比值等于R3【解析】见下图最后我们再总结一下,见下图知道了滑动变阻器三种连接方式的特点,快来看看下面这道练习吧。
滑动变阻器的限流接法和分压接法[例1](2011·天津高考)某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:A.电流表(量程100 μA,内阻约2 kΩ);B.电流表(量程500 μA,内阻约300 Ω);C.电压表(量程15 V,内阻约100 kΩ);D.电压表(量程50 V,内阻约500 kΩ);E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A);F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);G.电键和导线若干。
电流表应选________,电压表应选________。
(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:①____________________________________________;②____________________________________________。
[解析]最大电流Im=URx=1525×103A=600 μA,故电流表应选B。
电源电动势20 V,电压表D的量程为50 V,测量误差过大,故应选C。
①R0=RARV=0.3×100 kΩ=30 kΩ<Rx,故电流表应采用内接法。
②由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多,为了便于调节和为了保证电表的安全,滑动变阻器应采用分压式接法。
[答案]B C①电流表应采用内接的方法②滑动变阻器应采用分压式的接法[例3]碳膜电阻是在绝缘介质骨架上镀一层碳膜。
己知某碳膜电阻阻值约为10Ω,其结构如图实-7-9所示,现通过实验测定碳膜厚度,备用器材如下:A.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω)B.电流表(量程0~3 A,内阻约0.03 Ω)C.电压表(量程0~3 V,内阻约30 kΩ)D.电压表(量程0~15 V,内阻约150 kΩ)E.滑动变阻器(最大值为2 Ω)F.滑动变阻器(最大值为20 Ω)G.滑动变阻器(最大值为200 Ω)H.学生电源(4 V)I.螺旋测微器J.游标卡尺实验主要步骤:(1)用伏安法较准确地测量电阻的阻值。
滑动变阻器的限流式和分压式接法及两种接法的选择滑动变阻器的两种电路都能控制调节负载的电压和电流,但调节效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流式接法和分压式接法,下面是选择的方法。
1.通常情况下(满足安全条件),由于限流式接法电路能耗较小,电路结构简单,因此应优先考虑。
2.在下列情况下必须采用分压式接法:(1)实验要求使某部分的电压或电流从零开始调节,只能采用分压式接法;(2)如果实验所提供的电表量程或其他元件允许通过的最大电流很小,若采用限流式接法,无论怎样调节,电路中的实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),为了保护电表或元件,滑动变阻器必须采用分压式接法;(3)伏安法测电阻实验中,当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值时,若采用限流式接法,待测电阻的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据,也起不到保护电阻或电表的作用,为了在上述情况下尽可能大范围的调节待测电阻的电流或电压,应选择分压式接法;(4)在对改装后的电流表或电压表进行校准时,必须从零开始校准,滑动变阻器必须采用分压式接法;3.大阻值的滑动变阻器一般采用限流式接法,小阻值的一般采用分压式接法。
经验分享:1. 电学实验对分压式接法考查较多;2. 若滑动变阻器阻值较小(例如10Ω、20Ω),采用分压式接法的可能性就非常大;3. 做题时要注意审题,从上下文中挖掘隐含条件。
高考经典真题思路详解:1.(1997年全国高考题)某电压表的内阻在20~50k Ω之间,现要测量其内阻,实验室提供下列器材可供选择:A .待测电压表(量程3V );B .电流表A 1(量程200μA );C .电流表A 2(量程5mA );D .电流表A 3(量程0.6A );E .滑动变阻器R (最大值1k Ω);F .电源E (电动势4V ),电建s ,导线若干。
(1)所提供的电流表中,应选用 (填字母代号);(2)为了尽量减小误差,要求多测几组数据,试在图中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电建已连好)。
分压式和限流式接法1、现有下列器材:A、两节干电池,内阻不计;B、滑动变阻器0~10Ω;C、滑动变阻器0~500Ω;D、小灯泡(2.5V,0.5W);E、开关;F、导线若干请你设计一个电路,使小灯泡两端的电压能在0~2.5V范围内较方便地连续变化。
(1)滑动变阻器应选;(2)画出对应的电路图。
2、用如图87-5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两挡,内阻可忽略;电压表有15V、3V两挡,内阻很大.测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V.按要求在实物图上连线(其中部分线路已经连好).3、在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6 V,3 W”,其他选用的仪器有____________电流表A l(量程3A,内阻0.2Ω)电流表A2(量程0.6 A,内阻1Ω)电压表V1(量程3V,内阻20kΩ)电压表V2(量程15V,内阻60KΩ)变阻器R1(0—1000Ω,0.5 A)变阻器R2(0~20Ω,2A)学生电源(6~8V).开关S及导线若干.实验中要求在0~6V范围内读取并记录下12组不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出小灯泡的伏安特性曲线.在上述器材中,电流表应选用_______,电压表应选用________变阻器应选用________·在下面的方框中画出实验的电路图.4、图7是滑动变阻器的示意图,若要将其连人电路,且当其滑动片向左滑动时,连入电路的电阻值变大,请在图(A)上画连线;若要使其滑动片向右滑动时,连人电路的电阻值变大,请在图(B)上画连线.上图是一位同学做本实验时的电路连线,请将他的错误连线加以更正.5、(1)某学校学生在开展“测金属电阻率’:研究性学习括动中,对有关金属(灯泡中的钨丝)、半导体(二极管)、合金(标准电阻),及超导材料的电阻率查阅了大量资料,提出了下列一些说法,你认为正确的有•A.金属温度计是利用金属材料的电阻率随温度升高而不发生显著变化制成的B.标准电阻是利用合金材料的电阻率几乎不随温度变化而变化制成的C.半导体材料的电阻率随温度升高而增大•D.当温度为绝对零度时,某种材料电阻率突然为零,这种现象叫超导现象(2)①在“测金属电阻率”实验中,螺旋测微器测金属丝的直径的读数如图,则直径d=______mm。
图 2图1准兑市爱憎阳光实验学校滑动变阻器的分压接法和限流接法一中——杨忠林一、滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1.滑动变阻器的分压接法如图1所示的电路中,滑动变阻器总电阻为R 0,输入电压为U 0,负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论:首先,不接负载R 时,输出端的电压U=U 0R 0R ap ,可见,U 与成正比,输出电压电线性的,如图1〔b 〕中①所示。
换言之,触头P 在ab 间移动时,左半分得的电压是均匀变化的,电压的变化范围是0—U 0。
其次,当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时,P 点左边电路的效电阻减小,与P 点右边串联而得的电压将比原来减小,如图1〔b 〕②所示。
再次,当负载电阻R 很小,对于确的R ap ,左分得的电压将更小,如图如图1〔b 〕③所示。
可以得出结论:分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压,负载阻值该较大。
换言之,分压接法滑动变阻器该选用阻值相对较小的。
2.动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U 0,滑动变阻器总阻值为R 0,滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论:首先,电路中的电流:I= U 0R aP +R,可见,I 随R aP 的增大而减小,如图〔b 〕所示。
当Rap=0时,电路中的最大电流I m =U 0R ,R 两端的电压最大U max =U 0。
当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时,电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、I m6……负载电阻R 两端的最小电压Umin 为U 02 、U 04 、U 06……由此可见,假设滑动变阻器总电阻R 0较小,它对整个电路的电流控制能力就小,反之较大。
但是,实际选择滑动变阻器时,并不是R 0越大越好。
R 0很大,其单位长度的阻值越大,触头P 处a 点稍作移动,整个电路总电阻迅速增大,通过电路的电流就很小,要连续均匀地调节电流,负载R 两端的电压,滑动变阻器只能在极小的范围内调节,所以操作很不方便。
滑动变阻器的两种接法伏安法测电阻的两种接法[学习目标] 1.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法,并能正确选择和应用.2.认识伏安法测电阻的两种电路并能正确选择和应用.一、滑动变阻器的限流式和分压式接法限流式分压式电路组成滑动变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“一上两下”的接法调压范围R x ER+R x~E 0~E适用情况负载电阻的阻值R x与滑动变阻器的总电阻R相差不多,或R稍大,且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值R x远大于滑动变阻器的总电阻R例1(2021·内江市期末)如图所示,滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω,R2=300 Ω,A、B 两端电压U AB=8 V.(1)当S断开时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是________ V.(2)当S闭合时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围________ V.1.滑动变阻器接入电路时,金属杆的两个端点不能同时接入电路,否则电流将从金属杆流过而将滑动变阻器短路.2.限流式接法电压调节范围较小,而分压式接法电压调节范围较大(电压最小值从0开始),在具体应用中要根据题目要求合理选择.针对训练1(多选)滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是()A.若将a、c两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值增大B.若将a、d两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值减小C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时,必须连入三个接线柱D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时,必须连入三个接线柱二、伏安法测电阻的两种接法1.两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数:U V=U R+U A>U R电流表示数:I A=I RR测=U VI A>U RI R=R真电压表示数:U V=U R电流表示数:I A=I R+I V>I RR测=U VI A<U RI R=R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用适用情况测大电阻测小电阻2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法:当R x≫R A时,采用内接法,当R x≪R V时,采用外接法,可记忆为“大内小外”.(2)公式计算法当R VR x<R xR A即R x>R A R V时,用电流表内接法,当R VR x>R xR A即R x<R A R V时,用电流表外接法,当R x=R A R V时,两种接法效果相同.(3)试触法:如图,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法.例2在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R x的阻值约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或乙所示,结果由公式R x=UI计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x1和R x2,则________(选填“R x1”或“R x2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值R x1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值R x2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.若图乙中电压表内阻为R V,不考虑测量时读数偶然误差,则待测电阻准确值R x=________.(用R V和R x2表示)针对训练2(多选)如图所示,用伏安法测电阻时()A.采用图甲所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值B.采用图甲所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值C.采用图乙所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值D.采用图乙所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值针对训练3(2021·宿州市高二期末)用电流表(内阻约4 Ω)和电压表(内阻约3 kΩ)测量电阻R 的阻值.某次按照如图所示电路的测量情况:电流表的示数是5 mA,电压表的示数是2.5 V.下列说法正确的是()A.电阻R的值为500 ΩB.电阻R的值略大于500 ΩC.电阻R的值略小于500 ΩD.如果采用电流表外接法测量,结果更加精确专题强化6滑动变阻器的两种接法伏安法测电阻的两种接法探究重点提升素养例1(1)4.8~8(2)0~8解析(1)S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R1的下部不接入电路中,当滑片P在最上端时,R1接入电路的电阻为零,因此R2获得的最大电压等于8 V,当滑片P在最下端时,R1与R2串联,此时R2两端的电压最小,U R2=R2R1+R2U AB=4.8 V,所以R2两端可获得的电压变化范围为4.8~8 V.(2)当S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法,当滑片P在最下端时,R2两端电压为0,当滑片P在最上端时,R2两端的电压最大,为8 V,所以R2两端可获得的电压变化范围为0~8 V.针对训练1AD[若将a、c两端连在电路中,aP部分将连入电路,则当滑片OP向右滑动时,aP部分变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,A正确;若将a、d两端连在电路中,也是aP部分连入电路,则当滑片OP向右滑动时,aP部分变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,B错误;A、B两个选项中均为限流式接法,可见在限流式接法中,a、b两个接线柱中任意选一个,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,C错误;在滑动变阻器的分压式接法中,a、b两个接线柱必须接入电路,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,D正确.]例2R x1大于小于R V R x2 R V-R x2解析由题意知R VR x=2 000 Ω200 Ω=10,R xR A=200 Ω10 Ω=20,R VR x<R xR A,电压表的分流作用较显著,故应该采用电流表内接法,即题图甲所示接法,R x1更接近待测电阻的真实值,题图甲中待测电阻的测量值是R x与R A串联后的电阻值,故R x真<R x1,题图乙中待测电阻的测量值是R x与R V并联后的电阻值,故R x2<R x真.根据部分电路欧姆定律可知R x=UI-I V ,R x2=UI,I V=UR V,联立解得R x =R V R x 2R V -R x 2.针对训练2 AD [题图甲所示测量电路因电压表分流,使电阻测量值小于真实值,题图乙所示测量电路因电流表分压,使电阻测量值大于真实值,选项A 、D 正确.]针对训练3 C [根据欧姆定律可得:R =U I -R A = 2.55×10-3 Ω-R A =500 Ω-R A ,即电阻R的值略小于500 Ω;由R ≫R A 可知采用电流表内接的方法测量,结果更加精确,故C 正确.]。
滑动变阻器的限流式和分压式接法(一)滑动变阻器在电路中的两种接法:⑵分压式接法⑴限流式接法1.通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流,以控制电路中的电流——限流式;从右端向左移动过程,滑动变阻器电阻逐渐减小,电路中的P所示,当滑动头如图1 电流逐渐增大,变阻器起控制电路电流作用。
注意:实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。
.通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压,起调压器的作用——分压式。
2的P用电器与左边电阻的电压相等,改变,2所示,电阻R与变阻器左边电阻并联如图位置改变用电器R 两端电压,实现调制电压作用。
(二)两种电路选取:1.两种电路的比较:⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。
限流电路消耗的电能小于分压电路消⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下,耗的电能。
.选择原则: 2 。
由于限流式电路能节约能源,一般情况下优先选择限流式接法(以提高电路效率)连成分压式电路,通过变阻器AB例:在如图所示电路,已知U=5V Ω”字样。
求:25L向小灯泡L供电,电灯上标有“2.5V、40%,⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。
1页1 第页共12 砺儒中学高二物理专题训练.⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大?最大效率为多少?但在下列几种情况下,必须选择分压式连接方式:①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时,且实验要求电压(电流)的变化范围较大;②明确要求某部分电路的电压从零开始变化;例:测定小灯泡的伏安特性曲线。
③若采用限流接法,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。
例:用伏安法测金属电阻R(约为5Ω)的值,已知电流表内阻为1Ω,量程为0.6A,电压x表内阻为几kΩ,量程为3V,电源电动势为9V,滑动变阻器的阻值为0~6Ω,额定电流为5A,试画出测量R x的原理图。
3.几点说明:⑴对实验器材和装置的选择,应遵循的几条主要原则:①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则⑵分压电路中,在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流(或电压)的条件下,尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。
滑动变阻器的限流接法和分压接法被测电路对供电电压或供电电流有一定的要求,为满足这一要求,供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成,滑动变阻器在电路中有两种连接方式:1.限流接法如图4为滑动变阻器的限流接法.它的连接方式是电压表、滑动变阻器与待测电阻三者串联.该接法对外供电电压的调解范围是:E R R E R x x ~0,为了保护负载,闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 2.分压接法如图5是滑动变阻器的分压接法.它的连接方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路,而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联.该接法对外供电电压的调解范围是:E ~0,为了保护负载,闭合电键前滑动触头应滑到b 点.3.两种接法的比较:分压接法电压调解范围大,限流接法电压调解范围小,但限流接法电路耗能小.4.两种接法的选择滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压,但在相同条件下调解效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压接法.(1)通常情况下(满足安全条件),由于限流电路能耗较小,电路结构简单,因此应优先考虑.(2)为了便于调解,在待测电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相差不大的情况下应选择限流接法;在待测电阻的阻值远大于滑动变阻器阻值的情况下应选择分压接法.(3)在下列情况下必须采用分压接法:①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调解,只有分压接法才能满足.②如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小,若采用限流接法,无论怎样调解,电路中实际电流(或电压)都会超过电表量程或元件允许的最大电流(或电压),为了保护电表或其它元件,必须采用分压接法.③伏安法测电阻实验中,当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时,若采用限流接法,待测电阻上的电流(或电压)变化很小,不利于多次测量取平均值或用图象法处理数据,也起不到保护用电器的作用.为了在上述情况下尽可能大范围地调解待测电阻上的电流(或电压),应选择分压接法.图4 图5。
滑动变阻器分压与限流接法郭雪鹏安徽省临泉第一中学1. 限流式接法(人教版2019物理必修第三册71页第1题)在图示电路中,A 、B 之间的电压为U ,定值电阻的阻值为R ,滑动变阻器的最大阻值为R 1.在滑动变阻器的滑动端移动过程中,R 两端电压U R 的变化范围是多少?定值电阻R 与滑动变阻器串联接入电路,设滑动变阻器接入电路阻值为R x ,0<R x <R 1电流为I =U R +R xR 两端电压为R xR U IR U R R ==+ U R 随R x 增大的单调递减。
当R x 取最大值R 1,U R min =1R U R R +。
当R x =0时,R 两端电压最大为U 。
故R 两端电压变化范围是1R U R R +~U 。
滑动变阻器采用限流式接法,电阻R 两端电压变化范围较小,电压不能从零开始变化。
问题1:为保证R 的电压变化范围较大,滑动变阻器的最大阻值R 1应大一些还是小一些?分析:U R min =1R U R R +,R 1越大,U R min 越小,R 的电压变化范围较大。
故采用限流式接法,应选择大阻值的滑动变阻器。
2. 分压式接法(人教版物理必修第三册71页第2题)图示电路常被叫作分压电路,当A 、B 之间的电压为U 时,利用它可以在C 、D 端获得0和U 之间的任意电压。
试说明其中的道理。
当C 端移到R 最下端时,CD 部分负载被短路,U CD =0,当C 端移到R 最上端,CD 部分负载与R 并联,U CD =U 。
分压式接法可获得0~U 变化范围的电压,负载电压从0开始增大,变化范围较大。
(以下内容可根据学生程度选择是否讲解。
)在CD 间接电阻R 0,滑动变阻器下半部分电阻为R x ,上半部分电阻为(R-R x ),电路结构为R 0与R X 并联,再和(R-R x )串联。
R 0与R x 并联后的阻值记为R 0x ,R 0x = R o R x R 0+R xR 0x 与(R-R x )串联,电流相等,电压与电阻成正比,有U CD =R 0x R 0x +R-R x U = R 0R x RR 0+RR x -R x 2U 取比值k =R x R ,0≤k ≤1,α= R 0RU CD U =αk α+k -k 2利用几何画板软件作出U CD /U-k 图像,图像单调递增,即将滑片从下向上移动,U CD 单调递增。
滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题(一)滑动变阻器在电路中的两种接法:
⑵分压式接法⑴限流式接法1.在下面三种情况下必须选择分压接法:a.要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节,只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)
b.如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小,采用限流接法时,无论怎样调节,电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压),为了保证电表和电阻元件免受损坏,必须采用滑动变阻器分压接法连接电路.
c.伏安法测电阻实验中,若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值,若采用限流接法时,即使变阻器触头从一端滑至另一端,待测电阻上的电流(电压)变化小,这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据,为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流(电压),应选择滑动变阻器的分压接法。
2.以下情况可选用限流接法:
a.测量时电路电流(电压)没须要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R,采用滑动变阻器限流接法。
0b.电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求,应采用滑动变阻器限流接法。
c.没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。
[例1] (2011·天津高考)某同学测量阻值约为 25 kΩ的电阻 Rx,现备有下列器材:
A.电流表(量程 100 μA,内阻约 2 kΩ);
B.电流表(量程 500 μA,内阻约 300 Ω);
C.电压表(量程 15 V,内阻约 100 kΩ);
D.电压表(量程 50 V,内阻约 500 kΩ);
E.直流电源(20 V,允许最大电流 1 A);
F.滑动变阻器(最大阻值 1 kΩ,额定功率 1 W);
G.电键和导线若干。
电流表应选________,电压表应选________。
(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
①____________________________________________;
②____________________________________________。
其结构10Ω,[例2] 碳膜电阻是在绝缘介质骨架上镀一层碳膜。
己知某碳膜电阻阻值约为现通过实验测定碳膜厚度,备用器材如下:如图实-7-9所示,
)0.6 A,内阻约0.2 Ω.电流表A(量程0~)3 A,内阻约0.03 ΩB.电流表(量程0~Ω3 V,内阻约30 k)C.电压表(量程0~,内阻约150 kΩ)D.电压表(量程0~15 V最大值为20 Ω)(最大值为2 Ω) F.滑动变阻器(.滑动变阻器E.游标卡(4 V) I.螺旋测微器 J最大值为G.滑动变阻器(200 Ω) H.学生电源尺实验主要步骤:,滑动变阻________,电压表选________(1)用伏安法较准确地测量电阻的阻值。
电流表选(填标号)器选________。
(2)在虚框中画出电路图
、R=________(用(3)若测得电阻值为R,该材料的电阻率为ρ,则碳膜厚度的表达式为:d。
L、ρ表示)D、所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值。
图甲中两表的10.分别用图实-7-例3的真实值为RxmA,则待测电阻,图乙中两表的示数分别为4 V、3.9 4 mA示数分别为3 V、)(
750 ΩB.略小于 1 kΩA.略小于
.略大于750 Ω 1 kΩ DC.略大于
从较低温度到正常发光过程中的电阻情某同学为了研究“3 V,0.3 W”的小灯泡L例4、
况。
设置了如下器材:;1 Ω)600 量程mA,内阻r2约为5 A1(电流表量程400 mA,内阻r1=Ω);电流表A2(;Ω));定值电阻R0(5 3 k电压表V(量程15 V,内阻约为ΩA);250 Ω,额定电流为0.3 额定电流为10 Ω,1 A);滑动变阻器R2(0~R1(0滑动变阻器~开关一个,导线若干。
);电动势电源E(3 V,内阻较小甲所示线框内画出实验电路原理58-(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材。
在图实-图,并在图中标出所用仪器的代号。
乙-5(2)根据设计的方案,将图实-8有个别中的器材连成符合要求的电路(。
仪器可能不用)________,使,(3)闭合开关S移动滑片P时,可知灯泡正常发光,此时灯泡的电。
)________(阻为用测量的物理量表示
滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题
15U,电[解析] 最大电流ImB=6=20 V A00 μA,故电流表应选=。
电源电动势25×103Rx压表D的量程为50 V,测量误差过大,故应选C。
①R0=RARV=0.3×100 kΩ=30 kΩ<Rx,故电流表应采用内接法。
②由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多,为了便于调节和为了保证电表的安全,滑动变阻器应采用分压式接法。
[答案] B C
①电流表应采用内接的方法
②滑动变阻器应采用分压式的接法
Um3 V[解析] (1)电源电动势为4 V,故电压表选用0~3 V的C;电路中最大电流为Im==Rx10 Ω=0.3 A,故电流表选用0~0.6 A的A;可采用限流法接入滑动变阻器,其所需最大阻值为Um3 VRm===20 Ω,故选用20 Ω的F。
10.15 AIm
2(2)被测电阻为小电阻,故电路采用电流表外接法;电路无特殊要求,可采用限流法接入滑动变阻器。
电路如图所示。
LL(3)由电阻定律有:R=ρ,得:S=ρ,由于膜很薄,SRSρL故可将其截面看成是矩形,其宽即为膜厚度,由几何关系得:d==。
πDπRD[答案] (1)A C F
(2)电路如解析图所示(好像分压接法也可以)
ρL(3)πRD解析:先判断采用的测量方法,由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大,说明测量的是小电阻,这样电流表分压较大,应该采用图甲进行测量比较准确。
图甲中测量值为R 测=U测=750 Ω,较真实值偏小。
故D项正确。
I测答案:D
[解析] 测电阻的基本方法是伏安法,但由于小灯泡的额定电压为3 V,比电压表的量程小得多,故无法用电压表测电压。
可设计让定值电阻R0与A1串联,改装成一个适当量程的电压表,然后用A2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流,这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I2-I1,小灯泡两端的电压为I1(R0+r1),故小灯泡的电阻为R=I1r1+R0。
I2-I1实验要求测量小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况,即要求电压从0开始调节,故滑动变阻器应选用分压式接法。
由于滑动变阻器R2阻值太大,所以滑动变阻器选R1;小
U。
则电路原理300 mA=0.3 A3 V,对应电流表读数为I1==灯泡正常发光时电压为r1R0+图如图甲所示,实物连接图如图乙所示;
I1r1+R0;式中I2为300 mAA1的示数为时,灯泡正常发光,此时RL=A1使电流表I2-I1表示数为300mA时,电流表A2。
I1=300 mA的读数,见解析图(1) 见解析图(2)] [答案R0r1+I1300 mA 示数为A1电流表(3)I1I2-。