第十二章電能

能量守恒定律電學(xué)實(shí)驗(yàn)——滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法17學(xué)習(xí)目標(biāo)21、知道滑動(dòng)變阻器兩種接法的特點(diǎn)和區(qū)別2、掌握滑動(dòng)變阻器兩種接法的選用原則3、會(huì)設(shè)計(jì)電路和誤差分析電路符號(hào)你能說(shuō)出滑動(dòng)變阻器的各個(gè)部件的名稱(chēng)嗎？示意圖滑動(dòng)變阻器的兩種使用方法滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法為了改變待測(cè)電阻兩端的電壓(或通過(guò)的電流)，常把滑動(dòng)變阻器與電源連接作為供電控制電路，滑動(dòng)變阻器在電路中主要有兩種連接方式，如圖(甲)、(乙)所示，分別叫限流式接法和分壓式接法．1、原理圖②待測(cè)電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍：(不計(jì)電源內(nèi)阻)

⑴滑動(dòng)變阻器的限流式接法：如圖，Rx為待測(cè)電阻，R為滑動(dòng)變阻器的總電阻．①電路連接特點(diǎn)：它的接線方式是電源、滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻三者串聯(lián)．③該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路耗能小，操作簡(jiǎn)單．一般適用于用大阻值滑動(dòng)變阻器測(cè)量小阻值電阻．從該表達(dá)式中，可以看出：其電壓變化范圍較小，Rx比R大得越多，變化范圍越?。苹瑒?dòng)變阻器的分壓式接法：③該電路優(yōu)點(diǎn)是電壓調(diào)節(jié)范圍寬，但該電路較為復(fù)雜，操作也復(fù)雜，耗能也較大．一般適用于用小阻值滑動(dòng)變阻器測(cè)量大阻值電阻．①電路連接特點(diǎn)：接線方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而待測(cè)電阻與滑動(dòng)變阻器的一部分電阻并聯(lián)．②待測(cè)電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：0～E(不計(jì)電源內(nèi)阻)如圖，Rx為待測(cè)電阻，R為滑動(dòng)變阻器的總電阻．小結(jié)：滑動(dòng)變阻器的兩種接法控制電路

以大控?。娏?、電壓要變化范圍大）以小控大接線方便調(diào)控范圍小接線麻煩調(diào)控范圍大，且從0開(kāi)始URABPRxURABPRx電流：電壓：電流：電壓：

控制范圍（負(fù)載Rx兩端電壓Ux、電流Ix的變化范圍）適用條件電路優(yōu)點(diǎn)電路缺點(diǎn)限流式分壓式③采用限流式接法時(shí)，電路不能安全工作，如電路中的最小電流(電壓)仍超過(guò)電流表(電壓表)的量程或超過(guò)用電器的額定電流(電壓)時(shí)，應(yīng)采用分壓式接法．⑶實(shí)際選擇的原則：以下幾種使用分壓式接法：（其余情況用限流式接法）①要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法．②待測(cè)電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R時(shí)，須用分壓式接法．在這種情況下，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端移到另一端，電路中的電流變化仍極小，待測(cè)電阻的電流（電壓）變化范圍很小?！纠?】某學(xué)生用下圖中所示的器材做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)，小燈泡標(biāo)有“2.5V，1W”的字樣，電池組電動(dòng)勢(shì)為3V（內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格：R1標(biāo)有“10Ω，2A”，R2標(biāo)有“100Ω，20mA”．測(cè)量時(shí)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始，并測(cè)多組數(shù)據(jù)．（1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

接法.（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

．

（3）電壓表應(yīng)選擇

，電流表應(yīng)選擇

.（4）電流表是采用外接法還是內(nèi)接法？（5）請(qǐng)參照實(shí)物圖完成電路圖的設(shè)計(jì)并正確連接實(shí)物圖．

典例體驗(yàn)R1分壓外接法0-3V0-0.6AVAVAVA【例2】用伏安法測(cè)量某一電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)電阻Rx(阻值約5Ω，額定功率為1W)；電流表A

(量程0～0.6A，內(nèi)阻0.2Ω)；電壓表V

(量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ)；滑動(dòng)變阻器R0(0～50Ω）蓄電池(電動(dòng)勢(shì)為6V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線．為了較準(zhǔn)確測(cè)量Rx阻值，電流表應(yīng)采用什么接法?滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用什么接法?并在下面畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．【例3】在用伏安法測(cè)電阻（待測(cè)電阻約為2KΩ）的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20KΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω，使用滑動(dòng)變阻器的總電阻為50Ω，選擇能夠減小誤差的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出此實(shí)驗(yàn)的電路原理圖。解析：故電流表應(yīng)采用內(nèi)接法?；瑒?dòng)變阻器的總電阻R=50Ω遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值，故采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法。若采用限流式接法，待測(cè)電阻上電流和電壓的變化很不明顯，測(cè)量誤差較大。AVRxR4、用伏安法測(cè)金屬電阻Rx（約為5Ω）的值，已知電流表內(nèi)阻為1Ω，量程為0.6A，電壓表內(nèi)阻為幾KΩ，量程為3V，電源電動(dòng)勢(shì)為9V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0~6Ω，額定電流為5A，試畫(huà)出測(cè)量Rx的原理圖。例與練解析：故電流表應(yīng)采用外接法。如果采用變阻器限流接法，待測(cè)電阻Rx的電壓變化范圍約為45/12~9V，顯然所提供的電壓表量程不夠，所以變阻器采用分壓接法。RVARx1.(2024·天津十二區(qū)重點(diǎn)學(xué)校高三聯(lián)考)(1)某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如圖4甲、乙所示，正確操作用游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度L為_(kāi)_______cm、用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d為_(kāi)_______mm。圖4針對(duì)訓(xùn)練(2)已知實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器阻值范圍為0～10Ω，電流表內(nèi)阻約幾歐，電壓表內(nèi)阻約20kΩ，電源為干電池(不宜在長(zhǎng)時(shí)間、大功率狀況下使用)，電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V，內(nèi)阻很小。則以下電路圖中________(填電路圖下方的字母代號(hào))電路為本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采用的最佳電路。但用此最佳電路測(cè)量的結(jié)果仍然會(huì)比真實(shí)值偏________。(3)若已知實(shí)驗(yàn)所用的電流表內(nèi)阻的準(zhǔn)確值RA＝2.0Ω，則精確測(cè)量金屬絲Rx的阻值的最佳電路應(yīng)是(2)中________電路(選填電路圖下方的字母)。此時(shí)測(cè)得電流為I、電壓為U，那么金屬絲的電阻率為_(kāi)_______(用直接測(cè)量的字母表示)。解析(1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)1cm，游標(biāo)第十個(gè)刻度與主尺對(duì)齊，則金屬絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝1cm＋0.05mm×10＝1.050cm。螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動(dòng)部分讀數(shù)3.1，則金屬絲直徑為d＝0.5mm＋3.0×0.01mm＝0.530mm。2、

某同學(xué)想測(cè)出學(xué)校附近一工廠排出廢水的電阻率，以判斷廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(一般工業(yè)廢水電阻率的達(dá)標(biāo)值為ρ≥200Ω·m)。圖5為該同學(xué)所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為帶有接線柱的金屬薄板(電阻極小)，其余四面由絕緣材料制成，容器內(nèi)部長(zhǎng)a＝40cm，寬b＝20cm，高c＝10cm。他將水樣注滿(mǎn)容器后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量。他用實(shí)驗(yàn)室中的下列器材來(lái)精確測(cè)量所取水樣的電阻：A.電流表(量程5mA，電阻RA＝800Ω)B.電壓表(量程15V，電阻RV約為10.0kΩ)C.滑動(dòng)變阻器(0～20Ω，額定電流1A)D.電源(12V，內(nèi)阻約10Ω)E.開(kāi)關(guān)一只、導(dǎo)線若干圖5(1)請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線幫他在圖6中完成電路連接。(2)正確連接電路后，這位同學(xué)閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，重復(fù)上述測(cè)量得出一系列數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)你在圖7的坐標(biāo)系中作出U－I圖像。圖6U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45圖7(3)由U－I圖像求出待測(cè)水樣的電阻為_(kāi)_______Ω，算出所測(cè)水樣的電阻率，可以判斷這一水樣________(選填“達(dá)標(biāo)”或“不達(dá)標(biāo)”)。甲題干(2