例1. 干電池是我們實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常使用的電源,它除了有穩(wěn)定的電壓外,本身也具有一定的電阻。實(shí)際使用時(shí),可以把干電池看成一個(gè)理想的電源(即電阻為零)和一個(gè)電阻r串聯(lián)組成,如圖20(a)所示。用圖(b)所示的電路可以測量出一個(gè)實(shí)際電源的電阻值。圖中R=14Ω,,開關(guān)S閉合時(shí),電流表的讀數(shù)I=0.2A,已知電源電壓U=3V,求電源電阻r的大小。
【思路點(diǎn)撥】電路可看成R與r的串聯(lián)電路,由歐姆定律即可求解。
解答:由 R=U/I
得 14Ω+r=3V/0.2A
r=1Ω
答:略。
例2. 熱敏電阻廣泛應(yīng)用于控制電路中,其阻值會(huì)隨環(huán)境溫度的改變而改變.圖21甲中,電源電壓U =6V,A是小量程電流表,其允許通過的最大電流為0.02 A,滑動(dòng)變阻器R的銘牌上標(biāo)有"200Ω 0.3 A"字樣,Rt為熱敏電阻,其阻值隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如圖21乙所示。閉合開關(guān)S,求:
(1)環(huán)境溫度為10 ℃、電路中電流為0.0l A時(shí)Rt兩端的電壓。
(2)圖甲電路可以正常工作的最高環(huán)境溫度。
解:(1)當(dāng)環(huán)境溫度為10℃時(shí),由乙圖可知熱敏電阻阻值為:Rt=500Ω
由U=IR得 URt=0.01A×500Ω=5V
(2)電路中允許通過的最大電流為:I=0.02A
電路中允許的最小總電阻為:R=U/I=6V/0.02A=300Ω
滑動(dòng)變阻器的最大阻值為:200Ω
所以熱敏電阻連入電路的最小阻值為:100Ω
由圖乙可知:可以正常工作的最高環(huán)境溫度為50℃。
【規(guī)律總結(jié)】關(guān)于歐姆定律計(jì)算題的解題思路:
(1)對(duì)于復(fù)雜的電路,首先簡化電路;
(2)弄清電路的連接方式;
(3)利用歐姆定律和串并聯(lián)電路的規(guī)律解題。
拓展演練
1.某導(dǎo)體兩端的電壓為10V時(shí),通過它的電流是0.2A。導(dǎo)體的電阻為 50 Ω;如果將導(dǎo)體兩端的電壓增大到20V,通過導(dǎo)體的電流為 0.4 A,此時(shí)導(dǎo)體的電阻為 50 Ω;如果導(dǎo)體兩端的電壓為0V,通過導(dǎo)體的電流為 0 A,此時(shí)導(dǎo)體的電阻為 50 Ω,
C。30千米 D.40千米
(1)電源電壓;
(2)要使電流表的示數(shù)為I2=1.2A。需要在圖中如何連接電阻?阻值為多大?
答案:(1)10V;(2)50Ω。
(1)當(dāng)S1閉合,S2斷開,滑片P滑到b端時(shí),電壓表的示數(shù)為2伏,求電流表的示數(shù)。
(2)當(dāng)S1、S2都閉合,滑片P滑到a 端時(shí),電流表的示數(shù)為1.2安,求R2的阻值。
答案:(1)0.2安。(2)R2=10歐。
5. 研究表明,有些金屬電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化,物理學(xué)中利用這類金屬的特性可以制成金屬電阻溫度計(jì),它可以用來測量很高的溫度,其原理如圖25所示。圖中電流表量程為0~15mA(不計(jì)其電阻),電源的電壓恒為3V,R′為滑動(dòng)變阻器,金屬電阻作為溫度計(jì)的測溫探頭,在t≥0℃時(shí)其阻值Rt隨溫度t的變化關(guān)系為Rt=100+0.5t(單位為Ω)。
(1)若要把Rt放入溫度為0℃處進(jìn)行測量,使電流表恰好達(dá)到滿量程電流15mA,則這時(shí)滑動(dòng)變阻器R′接入電路的阻值為多大?
(2)保持(1)中滑動(dòng)變阻器R′接入電路的阻值不變,當(dāng)把測溫探頭Rt放到某待測溫度處,電流表的示數(shù)恰為10mA,則此時(shí)Rt的阻值為多大?對(duì)應(yīng)的溫度為多高?
(4)若把電流表的電流刻度盤換為對(duì)應(yīng)的溫度刻度盤,則溫度刻度的特點(diǎn)是什么?
答案:⑴金屬電阻Rt在0℃時(shí)阻值為R0=100Ω,
代入數(shù)據(jù)得:R′=100Ω
⑵
Rt=100+0.5t
代入數(shù)據(jù)得:t=200℃
⑶Rt′=100+0.5t′=400Ω
電路消耗的總功率P=
代入數(shù)據(jù)得P=0.018W
⑷電流刻度值越小對(duì)應(yīng)的溫度刻度值越大(其他合理均得分)
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