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某同学复习中用图甲所示的电路再次探究串联电路电压的规律,实验时意外发现:“当变阻器滑片P向左移时,两电压表的读数之和减小.”他产生了疑惑,在老师的引导下,知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻,可将它看作一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r的串联(图乙所示).
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请你帮他选择适当器材,设计测量干电池电阻r的实验方案.
可供选用的器材:一个电压表,符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1,导线和开关若干,一节旧干电池.
请完成:
(1)画出实验电路图;
(2)根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量:
(3)写出电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示).
答案:
分析:我们一般测电阻所使用的方法叫伏安法,即用电压表测电压,用电流表测电流,然后用公式R=算出电阻. 本题中,只有电压表没有电流表,所以就不能用伏安法来测电阻了.我们知道电压表是用来测电压的,但用它也可以间接测出电流.因为器材中有已知阻值的电阻,我们用电压表测出定值电阻的电压,根据I=就可以算出电流了. 这样接下来我们就应该想到将定值电阻与电源(即r)串联起来,因为串联电流相等,然后我们要想测出r的电压,可以利用串联电路的电压规律,只要测出电源电压和定值电阻的电压就可以算出r两端的电压了. 解答:解:(1)利用串联电路电流规律和电压规律,将R1与电源(r)串联起来,将电压表并联在R1两端.当S断开时,电压表测的是电源电压;当S闭合时,电压表测的是R1两端电压.实验电路图如图: (2)实验步骤:①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;②闭合开关S,记下电压表的示数U1. (3)因为串联电路电流相等:则=,整理得r=R1.
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