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文檔簡介
1、電阻替換問題的解題技巧1 .串聯(lián)電路中的更換定值電阻問題的解法對電學(xué)中串聯(lián)電路的更換定值電阻的問題,一直是個(gè)難點(diǎn),很多同學(xué)總是理不清各個(gè)量之間 的關(guān)系,現(xiàn)就這個(gè)問題,提供一種有效的解題思路,供大家復(fù)習(xí)參考。標(biāo)準(zhǔn)電路圖第一步:確定各個(gè)電表的量程。電流表:一般根據(jù)題干中滑動變阻器的參數(shù)就可以確定。比如滑動變阻器 R2上標(biāo)有50Q 2A'字樣”,則我們應(yīng)該選擇 00.6A的量程等。電壓表:通常根據(jù)電源電壓可以確定。比如 電源電壓為6伏且不變”,則我們應(yīng)該選擇03V 的量程等。注:若根據(jù)電源電壓無法確定,則現(xiàn)放下,由后續(xù)步驟確定。第二部:電路中電流I的范圍。以更換的阻值,確定電路中電流的范圍(
2、無需考慮電路正常工作/安全性問題),即Imin < I < Imax若電流表的量程在以上 I的范圍內(nèi),說明所替換的電阻是可以的,即可以使電流表示數(shù)達(dá)到最大或滿偏;若不在以上范圍內(nèi),說明所替換的電阻是不可以的。Imin= U/ (R1+R2) R1由所替換的電阻帶入計(jì)算,R2是滑動變阻器接入的最大阻值。Imax = U/R1R1由所替換的電阻帶入計(jì)算。第三步:電路中滑動變阻器的電壓U2的范圍。當(dāng)?shù)诙綗o法確定哪個(gè)替換電阻合適時(shí),就要在此步驟確定了;同時(shí)電壓表量程無法確定的,也可以在此步驟確定了。U2min< U2< U2max若第一步已經(jīng)確定電壓表的量程的, 則看此量程是
3、否在以上電壓范圍內(nèi), 若在,說明替換的 電阻是可以的,即可以使電壓表示數(shù)達(dá)到最大或滿偏; 若不在以上范圍內(nèi), 說明所替換的電 阻是不可以的。若第一步?jīng)]有確定電壓表的量程,則看哪個(gè)量程(03V, 015V)在以上范圍內(nèi),哪個(gè)在就選擇哪個(gè)替換電阻。U2min= U - Ulmax = U - I滿偏R1R1由所替換的電阻帶入計(jì)算。U2max= U/(R1+R2) x R2R由所替換的電阻帶入計(jì)算,R2是滑動變阻器接入的最大阻值。注意:U2min不是滑動變阻器全部不接入時(shí)的電壓0V,因?yàn)榇藭r(shí)是要考慮電流表安全問題的。第四步:更換電阻后,電路正常工作時(shí)滑動變阻器的阻值范圍。基本上,經(jīng)過以上三步,電表的
4、量程、合適的替換電阻都可以確定下來了。當(dāng)計(jì)算更換以后的滑動變阻器的阻值范圍問題時(shí),必須要考慮安全性問題了。2 .定值電阻R0替換問題的解題技巧分析特點(diǎn):串聯(lián)電路且電壓表是并在變阻器兩端。如果電壓表直接并在定值電阻兩端的話,題目就相對容易解答。要分別滿偏,必定同時(shí)滿偏,且定值電阻阻止只能為5歐(3V、0.6A)、25歐(15V、0.6A)、1歐(3V、3A)、5歐(15V、3A),后兩種情況不太可能出現(xiàn),考慮到變阻器一般限流都在3A之內(nèi)的。. . OpAi4Lq|iI E8在圖8所示的電路中,電源電壓為 18伏且不變,電阻 R1的阻值為30歐,滑動變阻器 R2上標(biāo)有“ 50Q2A”字樣。閉合電鍵
5、 S,電流表的示數(shù)為安。求:(1)電阻R1兩端的電壓。(2)電阻R1消耗的電功率 P1。(3)有三個(gè)定值電阻,分別為 A (40歐)、B (20歐)、C (10歐),請從中選擇一個(gè)來替換 電阻R1,并選擇合適的電表量程。要求:在移動變阻器滑片P的過程中,不更換電表量程,兩電表的指針分別能達(dá)到滿刻度處,且電路能正常工作。請選擇電表使用的量程:電流表量程 安,電壓表量程 伏。應(yīng)選用電阻 (選填字母)代替電阻 R1.o滿足上述要求時(shí),變阻器R2連入電路的阻值范圍。分析過程:(3)這類題目(電壓表接在變阻器兩端的串聯(lián)電路)有通用技巧,要分別達(dá)到滿刻度,我們就考慮一個(gè)特殊情況,先算一個(gè)臨界電阻R0,使彳
6、#用R0替換RIB,移動滑片P的過程中兩表能同時(shí)滿偏,在這種情況下變阻器是左右都不能再滑動的,所以是下限。然后考慮如果V: 0-3V, A: 0-0.6A,算出同時(shí)滿偏的情況,R0=(18V-3V)/0.6A=25歐,所以替換電阻值必須要大于25歐姆,這是下限。還要保證電路中最大電流能達(dá)到0.6A,最大電壓能達(dá)到 3V,也就是變阻器 R2=0歐時(shí),電流表至少要超過 0.6A;變阻器R2=50歐時(shí),電壓表至少要超過 3V。所以 R0 的上限就是:當(dāng) R2=0 時(shí),R0=18V0.6A=30 歐;當(dāng) R2=50 歐時(shí),R0=(18V-3V)/(3V/50 )=250 0;綜合起來 R0不能超過30
7、歐。如果電壓表用 0-3V量程,電流表用 0-0.6A量程,電阻R0只能在25歐30歐里選,題目 給出的中沒有合適的可選電阻,所以不能取小量程0-3V。相反如果是大量程 V: 0-15V,電流表0-0.6A,同理可算得5歐WR0W10歐(上限算出來一個(gè)是 10歐,一個(gè)是30歐,取10 歐)。選C電阻。變阻器 R2連入電路的阻值范圍就顯得比較簡單了,只要將正確的替換電 阻放進(jìn)去,分別計(jì)算兩電表達(dá)到滿偏時(shí),變阻器的電阻值,最后得到結(jié)論。歸納下選替換電阻的通用原則:選量程【滑動變阻器允許通過的最大電流 電流表量程】;算替換電阻下限 Rmin,即當(dāng)電壓表和電流表同時(shí)滿偏的臨界情況;算替換電阻上限Rma
8、x,滑片P分別位于電阻零位置和最大電阻位置時(shí),讓電流表和電壓表分別滿偏,分別算出兩個(gè)替換電阻上限值,取小的一個(gè)作為上限 Rmax;得到替換電阻的選擇范圍RmirK R0K Rmax即可選擇出合適的替換電阻。明確電表所測對象 一 判斷電表所選量程 一明確所求物理量值 一具體情況具體討論一回到題目檢驗(yàn)取舍例1、(2013年普陀區(qū)二模)在如圖(a)所示的電路中,電源電壓恒定保持不變, 電阻R的阻值為10歐,滑動變阻器R2上標(biāo)有“20Q2A”,選用的電壓表如圖(b) 所示,閉合電鍵S后電路中的電流為1安,電壓表V1和V2的指針指在同一位置. 求:電阻R兩端的電壓U1.此時(shí)滑動變阻器 於消耗的電功率R.
9、現(xiàn)有阻值為2Q、5Q、8Q的電阻三個(gè),請從中選擇一個(gè)來替換電阻R.要求:在保持變阻器滑片 P位置、電表量程不變的情況下,使兩電壓表指針在原來 位置上偏轉(zhuǎn)相同的角度,然后移動滑片 P,電路中電流的變化量最大,且電路能正 常工作.第一,應(yīng)選擇的電阻阻值為 Q.第二,滿足上述要求時(shí),電路中電流的變化范圍.(寫明必要理由)(a)(2【答案】分析:由電路圖知:電阻 R與電阻R串聯(lián),電壓表Vi測Ri的電壓,V2測 R的電壓:(1)已知電阻Ri阻值和電路中電流,利用 U=IR計(jì)算電壓;(2)電壓表有兩個(gè)量程,015V和13V,已知Vi的示數(shù)和電路中電流,分兩種情況分析V2的示數(shù),結(jié)合公式P=UI計(jì)算滑動變阻
10、器 R消耗的電功率;(3)兩電壓表指針在原來位置上偏轉(zhuǎn)相同的角度,因?yàn)?2Q、5Q、8Q的電阻都 比Ri=10歐姆的電阻小,則Vi應(yīng)左偏,*右偏,偏轉(zhuǎn)相同的角度,則意味著 Vi減小 的值和V2增加的值是一樣的,由此可得 V2應(yīng)該選擇015V量程,從而知道電源電 壓,因?yàn)榭傠妷翰蛔?,所?Vi減小了多少,V2就增加了多少,偏轉(zhuǎn)角度始終是一樣 的;因?yàn)榛瑒幼冏杵髟试S通過的最大電流為2A,故只需根據(jù)歐姆定律解得最小電流即可.解答:解:(1) = U=IR,:電阻R兩端的電壓Ui=IiR=1AX 10Q=10V;(2) .兩電阻串聯(lián),: Ii=l2=1A,根據(jù)(1)知,Ui = 10V,故Vi選擇01
11、5V量程,即:當(dāng)Vi選擇015V量程,V2選擇015V量程時(shí), U2=Ui=10V,(3)兩電壓表指針在原來位置上偏轉(zhuǎn)相同的角度,因?yàn)?2Q、5Q、8Q的電阻都比 Ri=10歐姆的電阻小,則意味著 Vi減小的值和V2增加的值是一樣的,由此可得 V2應(yīng) 該選擇015V量程,即U2=10V,故電源電壓 U=Ui+U2=10V+10V=20V若 R=2Q , R=10Q,則電路中電流I=Q+10G=,故V2的示數(shù)U2=X10Q=,超出15V量程,故2歐姆不 符合要求;若 R=5Q , R=10Q, 20-則電路中電流I=Q+10G=,故V2的示數(shù)U2=X10Q=,沒有超出15V量程,此時(shí),Uf=ir=x 5Q =,減小了; UR2=U-Ur=,增加了,偏轉(zhuǎn)了相同的角度;因?yàn)楫?dāng)Imin = = =時(shí),Ui=IminRi=X5Q=4V,所以,此時(shí) U2=16V> 15V,超過了電壓表 V 的量程,故5歐姆不符合要求;若 R=8Q , R=10Q,20廠則電路中電流I=Q+10G=,故V2的示數(shù)U2=X10Q=,沒有超出15V量程,此時(shí),Ur=I
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