1、-1-本章整合-2-知识建构 多用电表的使用 测直流电压测直流电流测导体的电阻判断晶体二极管的极性 电流电压和电阻 电流的定义式:=金属导体中电流的微观表达式:=电路中电势变化的规律:电路中沿电流方向电势逐渐降低电阻形成的原因 电阻定律 表达式:R=电阻率的决定因素电阻的串、并联 串联:总=i=0nRi并联:1总=i=0n1Ri 多用电表电路分析与设计 电压表的改装电流表的改装 逻辑电路与集成电路-3-专题应用专题一 电阻的测量伏安法测电阻内、外接法的选择:小电阻采用外接法,大电阻采用内接法。(1)判断电阻大小方法阻值为几欧姆的电阻是小电阻,阻值上千欧姆的电阻是大电阻,如在测金属丝电阻率的实验
2、中金属丝的电阻是小电阻,再如在测小灯泡伏安特性曲线的实验中小灯泡的电阻是小电阻。(2)比较Rx2与 RVRA若Rx2RVRA,则为大电阻采用内接法;若Rx2RVRA,则为小电阻采用外接法。-4-(3)试触法:如图所示,用 P 端分别接 a 和 b,看电压表和电流表的示数变化情况。若电压表示数变化显著,说明电流表分压作用大,为小电阻,采用外接法;若电流表示数变化显著,说明电压表分流作用大,为大电阻,采用内接法。-5-【专题训练 1】要测量一未知电阻 Rx 的阻值,实验室提供的器材如下:A.待测电阻 RxB.电源 E:电动势约为 3 VC.电流表 A1:量程为 05 mA,内阻 r1 不超过 10
3、 D.电流表 A2:量程为 01 mA,内阻 r2 为 50 E.滑动变阻器 R:最大阻值为 50 F.电阻箱 R:阻值 09 999.9 G.开关、导线若干-6-由于没有电压表,甲同学利用电流表 A2 和电阻箱改装了一个 03 V 的电压表(表盘刻度未改),则电流表 A2应与电阻箱 (选填“串联”或“并联”),电阻箱的阻值应为 。该同学利用电流表内接法和电流表外接法分别测量Rx 两端的电压和通过 Rx 的电流,读出两表的数据记录如下:接法次数物理量 接法一 接法二 1 2 3 1 2 3 A1:I1/mA 1.50 2.00 2.50 1.50 2.00 2.50 A2:I2/mA 0.50
4、 0.67 0.84 0.43 0.57 0.71 -7-请你根据测量结果判断接法二是电流表 (选填“内”或“外”)接法。用 V 表示 A2 改装后的电压表,在测量 Rx 的以下实验电路中误差较小的是 。-8-解析:改装电压表应该串联一个电阻,阻值应该为 R=UI2-r2=2 950;在相同电流下,接法一 A2 电流表读数大,说明测得的电压值就大,故接法一为内接法,接法二为外接法;从表中数据中任选一组数据,可以计算出待测电阻的大约值,比如选接法一中第一组数据:Rx=I2(r2+R)I1=1 000,是较大电阻,所以应采用内接法,故选 B 图。答案:串联 2 950 外 B-9-专题二 滑动变阻
5、器接法的选择一般情况限流接法与分压接法均可,但是下列三种情况必须用分压接法:(1)要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法。(2)当用电器的电阻 RL远大于滑动变阻器的最大值 R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法。(3)若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过 RL的额定值时,即限流接法不能保证电路安全时,只能采用分压接法。-10-【专题训练 2】有一用电器的铭牌上标明额定电压为 100 V,额定功率因字迹不清而无法辨认,但该用电器有显示是否
6、处于正常工作状态的装置。现将该用电器与一阻值为 0100 的滑动变阻器连接后,接在输出电压为 220 V 的电源两端。(1)为使用电器安全正常地工作,为什么只能将滑动变阻器连接成分压器?试说明理由并画出电路图。(2)在正确连接的电路中,当用电器正常工作时通过电源的电流为 2.4 A,试求用电器消耗的电功率。-11-解析:(1)由于用电器的功率未知,故也不知道用电器的额定电流和电阻,若将滑动变阻器接成限流器,则无法保证当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,用电器两端的电压不超过 100 V。因此必须将滑动变阻器分压接入使用,才能保证用电器正常工作。电路如图所示。(2)设滑动变阻器的总电阻为 R,其与
7、用电器并联的部分的电阻为 Rx,则有I0=U-U0R-Rx=220100100-Rx=2.4 A解得 Rx=50 通过 Rx 的电流I1=U0Rx=10050 A=2 A通过用电器的电流I2=I0-I1=2.4 A-2 A=0.4 A功率:P2=U0I2=1000.4 W=40 W答案:(1)见解析(2)40 W-12-专题三 小灯泡的伏安特性曲线小灯泡的电流随电压变化的曲线,叫做小灯泡的伏安特性曲线。由于灯丝的电阻率会随温度而变化,故小灯泡的电阻不是恒定的,所以它的 I U 曲线不是直线。-13-【专题训练 3】某同学在做“测定小灯泡功率”的实验时得到如下一组 U和 I 的数据:序号 1 2
8、 3 4 5 6 7 8 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 -14-(1)在图上画出 I U 图线。(2)从图线上可以看出,当功率逐渐增大时灯丝电阻的变化情况是 。-15-(3)这表明导体的电阻随温度升高而 。-16-解析:(1)根据 U、I 数据,在坐标纸上找出对应的点,连成平滑曲线,即为 I U图线,如图。(2)、(3)在 I U 图线中,任一点与原点连线的斜率的倒数即这一状态的电阻值,从
9、图线中可以看出斜率越来越小,其倒数越来越大,即灯丝电阻随功率增大而增大,或者说随温度升高而增大。答案:(1)见解析图(2)开始不变,后来逐渐增大(3)增大-17-专题四 实验器材的选取1.选择仪器的原则(1)安全性:电表读数不能超过量程,元件电流不能超过其最大电流。(2)精确性:电压表、电流表指针应偏转到13到23之间,电阻挡指针应尽可能在中间刻度附近。(3)操作性:选用滑动变阻器应尽可能用到大部分电阻。(4)节能性:应尽可能使电路消耗功率最小,特别是滑动变阻器能用限流接法时不用分压接法。2.选择器材的步骤(1)根据实验要求设计合理电路图。-18-(2)估算电路中电流和电压可能达到的最大值来选
10、择电表和量程。(3)根据电路要求选择滑动变阻器。3.实物图的连接(1)画出实验电路图。(2)分析连接方式,明确量程。(3)从电源正极出发,分支路连接到电源的负极。-19-【专题训练 4】(2011天津理综)某同学测量阻值约为 25 k 的电阻 Rx,现备有下列器材:A.电流表(量程 100 A,内阻约 2 k);B.电流表(量程 500 A,内阻约 300);C.电压表(量程 15 V,内阻约 100 k);D.电压表(量程 50 V,内阻约 500 k);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 k,额定功率 1 W);G.开关和导线若干。电流表应选 ,电
11、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:-20-;。-21-解析:流过待测电阻的最大电流约为 Im=2025 000 A=800 A,因此选电流表 B。直流电源的电压为 20 V,选电压表 C。由于待测电阻的阻值远大于电流表的内阻,因此电流表应采用内接法;滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值,因此滑动变阻器应采用分压法。答案:B C 电流表应采用内接的方法 滑动变阻器应采用分压法-22-真题放送1(2011重庆理综)在测量电珠伏安特性实验中,同学们连接的电路中有四个错误电路,如图所
12、示。电源内阻不计,导线连接良好。若将滑动变阻器的触头置于左端,闭合 S,在向右端滑动触头过程中,会分别出现如下四种现象:-23-24-a.电珠 L 不变;电流表示数几乎为零b.电珠 L 亮度增加;电流表示数增大c.电珠 L 开始不亮,后来忽然发光;电流表从示数不为零到线圈烧断d.电珠 L 不亮;电流表从示数增大到线圈烧断与上述四种现象对应的电路序号为()。A.B.C.D.-25-解析:电路中,开始时,电珠 L 两端电压为零,电珠不亮,滑动变阻器滑动触头移动过程中,电路的总电阻减小,电流表的示数增大,电珠两端的电压增大,电珠的亮度增大;电路中,电流表的电阻很小,开始时,电珠 L 两端电压几乎为零
13、,电珠不亮,滑动变阻器滑动触头移动过程中,电路的总电阻减小,电流表的示数增大直至线圈烧断,此时,电珠忽然发光;电路中,电压表的电阻很大,电珠 L 两端电压始终几乎为零,电珠不亮,电压表的电阻很大,电流表中的电流几乎为零;电路中,电流表的电阻很小,电珠 L 两端电压始终几乎为零,电珠不亮,滑动变阻器滑动触头移动过程中,电流表两端的电压增大,电流表的示数增大,直至线圈烧断,烧断后,由于电压表的电阻很大,电珠仍不发光。故选项 A 正确。答案:A-26-2(2010上海单科)电动机的自动控制电路如图所示,其中 RH 为热敏电阻,RL为光敏电阻,当温度升高时,RH 的阻值远小于 R1;当光照射 RL时,
14、其阻值远小于 R2。为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动,电路中虚线框内应选 门逻辑电路;若要提高光照时电动机启动的灵敏度,可以 R2的阻值(选填“增大”或“减小”)。-27-解析:增大 R2 时,R2 两端的电压增大,即电动机两端的电压增大,电动机更容易启动。答案:或 增大-28-3(2011重庆理综)某电动机的三组线圈、阻值相同,均为几欧姆,接法可能是图 1 中甲、乙两种之一,A、B 和 C 是外接头。现有一组线圈断路,维修人员通过多用电表测量外接头之间的电阻来判断故障,若测量 A 和 B 之间、B 和 C 之间、A 和 C 之间的电阻时,多用电表指针偏转分别如图 2(a)、(b)、
15、(c)所示,则测量中使用欧姆档的倍率是 (选填:1、10、100 或1 k),三组线圈的接法是 (选填:甲或乙),断路线圈是 (选填:、或)。-29-图 1图 2-30-解析:因线圈的电阻均为几欧姆,所以,测量时欧姆挡的倍率应选1。假定三组线圈的接法是甲时,多用电表指示的电阻示数应有两次为无穷大,所以,三组线圈的接法是乙,且断路的线圈是。答案:1 乙-31-4(2011浙江理综)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究 3 根材料未知、横截面积均为 S=0.20 mm2 的金属丝 a、b、c 的电阻率,采用如图所示的实验电路,M 为金属丝 c 的左端点,O 为金属丝 a 的右端
16、点,P 是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中,电流表读数始终为 I=1.25 A,电压表读数 U 随 OP 间距离 x 的变化如下表:-32-x/mm 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400 U/V 3.95 4.50 5.10 5.90 6.50 6.65 6.82 6.93 7.02 7.15 7.85 8.50 9.05 9.75(1)绘出电压表读数 U 随 OP 间距离 x 变化的图线;(2)求出金属丝的电阻率,并进行比较。-33-答案:(1)-34-(2)=USIla=(6.5-3.9)0.
17、2010-61.25(100-60)10-2 m=1.0410-6 mb=(7.1-6.5)0.2010-61.25(200-100)10-2 m=9.610-4 mc=(9.7-7.1)0.2010-61.25(240-200)10-2 m=1.0410-6 m通过计算可知,金属丝 a 与 c 电阻率相同,远大于金属丝 b 的电阻率。-35-5(2009全国卷)材料的电阻率 随温度变化的规律为=0(1+t),其中 称为电阻温度系数,0 是材料在 t=0 时的电阻率。在一定的温度范围内 是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系
18、数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知:在 0 时,铜的电阻率为 1.710-8 m,碳的电阻率为 3.510-5 m;在 0 附近,铜的电阻温度系数为 3.910-3-1,碳的电阻温度系数为-5.010-4-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长 1.0 m 的导体,要求其电阻在 0 附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。-36-解析:设所需碳棒的长度为 L1,电阻率为 1,电阻温度系数为 1;铜棒的长度为 L2,电阻率为 2,电阻温度系数为 2。根据题意有1=10(1+1t)2=20(1+2t)式中 10、20 分别为碳和铜在 0 时的电阻率。设碳棒的电阻为 R1,铜棒的电阻为 R2,有R1=1L1S R2=2L2S 式中 S 为碳棒与铜棒的横截面积。碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为R=R1+R2L0=L1+L2式中 L0=1.0 m。-37-联立以上各式得R=10L1S+20L2S+10 1L1+202L2St要使 R 不随 t 变化,式中 t 的系数必须为零,即 101L1+202L2=0联立式得L1=202202-101L0代入数据解得L1=3.810-3 m。-38-本课结束 谢谢观看
