巧用U—I函数表达式分析电路问题

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shifter_2009
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  电路分析的核心是欧姆定律U=IR和闭合电路欧姆定律U=E-Ir,借助U-I一次函数图象的斜率、截距可巧解很多电路问题.
  1对于定值电阻R=UI=ΔIΔI,如果R变化,则R=UI,但R=ΔUΔI,此时可用全电路欧姆定律U=E-Ir,写出关于R的U-I表达式,用斜率k=ΔUΔI可求.
  例1如图1所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头向a端移动时,电表的示数用U1、U2、U、I1、I2、I表示,电表的示数变化用ΔU1、ΔU2、ΔU、ΔI1、ΔI2、ΔI表示,下列说法正确的是
  故当RAr或已知电流表内阻RA时,误差较小,应选用图乙内接电路.
  例3在水果中插入锌片和铜片,组成一个简易水果电池.查阅相关资料,发现这种水果电池的电动势约为1 V,内阻约为500 Ω.现要测量自制水果电池的电动势和内阻,备有下列器材:电压表,量程为l.5 V,内阻约为1.5 kΩ;毫安表,量程为3 mA,内阻约为几欧;滑动变阻器R1,0~30 Ω;滑动变阻器R2,0~3 kΩ;电键、导线若干.
  ①本实验中应选用滑动变阻器比较合适?为什么?
  ②若要比较准确地测量水果电池电动势和内阻,如何设计实验电路?
  分析此题水果电池内阻r较大,满足rRA,故应选用乙电路,为便于调节,滑动变阻器应选R2.
  例4某同学用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内电阻.蓄电池的电动势约为3 V,内电阻很小.给出如下器材,请根据实际设计的测量电路选择合适的器材:
  A.量程是0.6 A,内阻约为0.5 Ω的电流表;
  B.量程是3 V,内阻是6 kΩ的电压表;
  C.量程是15 V,内阻是30 kΩ的电压表;
  D.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器;
  E.阻值为0~10 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器;
  F.定值电阻4 Ω,额定功率4 W;
  G.电键S一个,导线若干.
  (1)为了减小实验误差,电压表应选择(填器材代号),电路图中的导线应连接到(填“①”或“②”),改变滑动变阻器阻值的时候,为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择(填器材代号).
  (2)用上问中的实验电路进行测量,读出电压表和电流表的读数,画出对应的U-I图线如图中(a)所示,另有一电阻的U-I图线如图(b)所示.若把该电阻单独与这节蓄电池连接成闭合回路,电源两端的电压为V.(结果保留三位有效数字)
  分析(1)此题r内阻很小,满足RVr,且RV内阻已知,应选用图5甲电路,导线接①,考虑精确度,V选B,为方便调节且电流表示数变化明显,滑动变阻器选E.
  (2)两图线交点坐标为实际电压和电流.路端电压约为1.6 V.
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