专题:滑动变阻器的限流式和分压式接法要点.pdf
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1、砺儒中学高二物理专题训练12 共页 第 1 页1 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
2、电路的比较: 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。 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 、25” 字样。求: 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。 限流式接法分压式接法 砺儒中学高二物理专题训练12 共页 第 2 页2 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
3、列几种情况下,必须选择分压式连接方式: 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; 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。 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Rx(约为 5)的值,已知电流表内阻为1,量程为 0.6A,电压 表内阻为几k,量程为 3V,电源电动势为9V,滑动变阻器的阻值为0 6,额定电流为 5A,试画出测量Rx 的原理图。 3几点说明: 对实验器材和装置的选择,应遵循的几条主要原则:安全性原则准确性原则 方便性原则经济性原则 分压电路中,在通过变阻器实际电流小于变阻器额
4、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。 例:在采用分压电路做实验,提供滑动变阻器有:滑动变阻器A,阻值范围 020,额定 电流 2.0A ;滑动变阻器B,阻值范围0200 ,额定电流1.0A ,根据其它实验仪器的规格 和实验需要, 若两个变阻器都满足电流要求,则以选滑动变阻器阻值较小的A 为好。 (因为 调节方便) 描绘小灯泡的伏安特性曲线 (一)目的: 1. 描绘小灯泡的伏安特性曲线; 2. 学习如何设计实验电路以及如何确定实验器材的规格。 (二)原理: 金属导体的电阻率随温度的升高而增大,从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大, 砺儒中学高二物理专题训练
5、12 共页 第 3 页3 因此,对一只灯泡来说,未正常发光和正常发光时灯丝的电阻可相差几倍甚至几十倍,它的 伏安特性曲线应该是一条曲线。根据部分电路欧姆定律 R U I可得: RU I1 ,即在 IU 坐 标系中,图线的斜率等于电阻的倒数。 (三)器材: 小灯泡、 电压表、 电流表、 滑动变阻器、 学生电源、 开关、 导线若干。 (四)实验步骤 1、确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,按原理 图所示的电路图连接好实验电路。 2、把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置,电路经检查无误后,闭合 开关 S。 3、改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I
6、 和 U,记入表格 内,断开开关S。 4、在坐标系上建立一个直角坐标系,纵坐标表示电流,横坐标表示电压,用平滑曲线将各数 据点连接起来,得到伏安特性曲线。 (五)注意事项: 1因本实验要作出IU图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值,因此滑动变 阻器要采用分压接法。 2电键闭合前滑动变阻器的滑片要移动到图中的A 点。 3电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增 加一个定值(如0.5V)时,读取一次电流值;调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小 灯泡的额定电压。 4加在灯泡两端的电压不能过高,以免烧毁灯泡。实验时,应使灯泡两端电压由低向高 逐渐增大,不要一
7、开始就使小灯泡在高于额定电压下工作。因为灯丝电阻随温度的升高而加 大,如果灯丝由低温状态,直接超过额定电压使用,会由于灯丝瞬间电流过大而烧坏灯泡。 练习: 1、 (2004 年上海)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象,用实 验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压): I ( A ) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U (V ) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 在左下框中画出实验电路图,可用的器材有:电压表、电流表、滑动
8、变阻器(变化范 围 010 ) 、电源、小灯泡、电键、导线若干。 砺儒中学高二物理专题训练12 共页 第 4 页4 在右图中画出小灯泡的U I 曲线。 2、 用图实 11-7 甲所示的实验器材测定小灯泡的伏安特性曲线, 要求加在小灯泡上的电压从零开始逐渐增大到额定电压。 (1)在方框中画出实验所用的电路图,并按电路图用导线把 实物图连接起来。 (2)某同学根据所测几组数据画出图实11-7 乙所示的图 线, 图线是一条曲线而不是直线,原因是 _, 小灯泡的工作电压为2.0V 时的功率约是 _W 。 3(2010 莱芜模拟 )在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“ 6 V,1.5 W
9、” U(V) 1.6 1.2 0.8 0.4 I(A) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 图实 11-7甲 图实 11-7 乙 砺儒中学高二物理专题训练12 共页 第 5 页5 的小灯泡、导线和开关外,还有: A直流电源6 V(内阻不计 ) B直流电流表0 3 A(内阻 0.1 以下 ) C直流电流表0 300 mA( 内阻约为5 ) D直流电压表010 V(内阻约为15 k ) E滑动变阻器10 ,2 A F滑动变阻器1 k ,0.5 A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量 (1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_(均用序号表示) (2)在方框内画出实验电路
10、图 (3)试将图实 614 所示器材连成实验电路 测量金属电阻的电阻率 螺旋测微器 一.特色:适用于测量硬度较高或不易产生形变的物体。 二.结构 螺旋测微器也称千分尺,它主要由主尺和螺旋尺组成,其各部分名称及主要用途是: 主尺:用于读取固定刻度所显示的最大毫米刻度数( 包括 0.5 毫米 ); 螺旋尺 : 用于读取主尺 上固定刻度的水平线对应的螺旋尺上可动刻度的刻度( 包括估读 ); 旋钮:用于紧固被测物; 微调旋钮:用于可动尺的微调;测微螺杆; 小砧 . 如图所示 . 图实 614 砺儒中学高二物理专题训练12 共页 第 6 页6 三.用法:使用螺旋测微器时,为使每次测量均在被测物上施以相同
11、的压力,以减少形变误 差;也为了避免损坏精确的螺旋刻度起见,当顶针已将被测物轻轻夹住时,勿再旋转圆 柱套筒,此时应旋转位于套筒后的微调钮,直到听到三响“滴答”声为止,读取数值即 可。 四.原理: 1.螺旋测微器的精度:螺旋测微器是利用将直线距离转化为角位移的原理制成的. 主 尺上的固定刻度的最小分度值为0.5 mm,螺旋尺即可动刻度共有50个分度,当可动 刻度尺旋转一周时,它在主尺上前进或后退一个刻度0.5mm ,则可动刻度每转过一个 分格时,可动小砧前进或后退0.01 mm,所以它测量的长度可达到精度为0.01 mm. 2.使用及读数方法:将待测物放在两小砧之间,然后用旋钮将被测物紧固,再用
12、微旋 钮调整,直至发出“嗒嗒”声后读数. 先读固定尺读数,要读出整毫米刻度,要注 意有无半毫米刻度出现,再读出固定刻度上的水平线对应的可动刻度尺上的读数( 要 有估读数据 ) ,将此数乘以 0.01 后与固定刻度上的读数相加即得到最后读数. 3.读值计算练习: (圆柱上加上套筒上的读数) 圆柱上的读数(21 + Dx )mm 套筒上的读数 Dx = 0.495 mm 读值:( 21 + 0.495)= 21.495 mm. 4.螺旋测微器读出数据的位数:由于螺旋测微器也精确到0.01 mm ,且可估读,所以如 果以毫米为单位,最后读数中小数点后面一定有三位数,不够三位的, 要用零补齐 . 游标
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