歐姆定律部分涉及的范圍題,簡單歸類為如下三個類型:
1.兩表示數反對應的;
2.兩表示數正對應的;
3.給范圍求其他物理量的。
類型1.兩表示數反對應的。這類題的特點是:伏特表測的是滑動變阻器的電壓,當電流表示數取到最大值時,滑動變阻器接入阻值最小,電壓表示數最小,當電壓表示數最大時,滑動變阻器接入阻值最大,電壓表示數最小。
例1.如圖1,電源電壓u=4.8v,電阻r1=6歐,變阻器r2的最大阻值為20歐,電流表量程為0~0.6a,電壓表量程為0~3v。為保護電表,變阻器接入電路的阻值范圍是( )
a.2~20歐 b.0~20歐
c.2~10歐 d.0~10歐
解析:解這種題的思路是:
1.先看串并聯:這是一個串聯電路——r1和r2串聯;
2.再看表測誰:電流表測串聯電流,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓;
3.分析電路:順序是:從電阻到電流到電壓,電壓是先定值,后可變:假設滑片p往右移,則滑動變阻器接入電路的電阻變大,電路中的總電阻r總變大,電源電壓u一定,電路中的電流i=-就變小,說明r1兩端的電壓u1=ir1就變小,所以r2兩端電壓u2=u-u1就變大,電壓表示數變大,當電壓表示數最大時,滑動變阻器阻值達到最大;可見電壓表量程限定了滑動變阻器接入阻值的最大值;反之,當滑片往左移時,滑動變阻器接入電路的電阻變小,電路中的總電阻r總變小,電源電壓u一定,電路中的電流i=-就變大,電流表示數變大,當電流表示數最大時,滑動變阻器阻值達到最小,(即滑動變阻器阻值再小,電流表就燒壞了),可見是電流表的量程限定了滑動變阻器接入阻值的最小值。所以解題時只需分別取兩表示數的最大值,解出當時滑動變阻器接入的阻值,再把解出的最大值和滑動變阻器的最大阻值進行比較,如果解出的最大值超過了滑動變阻器的最大阻值,那最大值就取滑動變阻器的最大值。否則,就取解出的兩個阻值為極值。
解:當電流表示數為0.6a時
r總=-=-=8(ω)
∴r1=r總-r2=8-6=2(ω)
當電壓表示數為3v時,i'=i1'=-=-=0.3(a)
r2'=-=-=10(ω)<20ω
∴滑動變阻器接入電路的阻值范圍為2ω~10ω。所以此題選c。
類型2.兩表示數正對應的。這類題的特點是:電壓表測的是定值電阻兩端的電壓,電壓表和電流表示數要變大都變大,要變小都變小,所以兩表量程限定的都是滑動變阻器接入阻值的最小值,此時需取解出的兩個阻值中較大的,才不至于把另一塊表燒壞。那么滑動變阻器接入的最大阻值就是它的總阻值了。
例2.在圖2所示的電路中,r1=4ω,r2=6ω,r3為滑動變阻器,電源電壓為12伏且保持不變,所用電流表的量程是0~3a,電壓表的量程是0~3v。在實驗過程中,為了使電流表、電壓表都不會損壞,那么滑動變阻器連入電路的電阻至少多大?
解析:1.先看串并聯:這是一個串聯電路——r1、r2、r3串聯;
2.再看表測誰:電流表測串聯電流,電壓表測r1兩端電壓;
3.分析電路:當滑動變阻器的滑片往左移時,滑動變阻器接入的電阻變小,電路中的總電阻變小,電路中的電流變大,電流表示數變大,同時定值電阻r1兩端的電壓也變大,所以當滑動變阻器接入阻值最小時,必須保證兩表都不燒壞。為此我們可先讓其中一塊表取到最大值,看會不會燒壞另一塊表,從而確定變阻器接入的最小阻值。
解:當電壓表示數是3v時:i=i1=-=-=0.75(a)
∵0.75a<3a ∴電流表不會損壞
∴電路中最大電流為0.75a,此時變阻器接入電路阻值最小。
又∵此時電路的總電阻r=- =-=16(ω)
∴r3=r-r1-r2=16-4-6=6(ω)
即為了使電流表、電壓表都不會損壞,滑動變阻器連入電路的電阻至少為6歐。
類型3.給范圍求其他物理量的。這類題通常會給兩表示數的變化范圍,一定注意兩表示數是正對應還是反對應,通常的判斷方法是:若電壓表測的是定值電阻的電壓,那么兩表示數就是正對應,即電流表示數最大時對應的電壓表示數也最大;若電壓表測的是滑動變阻器的電壓,兩表示數就是反對應,即電壓表示數最大時電流表示數反而最小。
例3.如圖3所示的電路中,電源電壓保持不變,當滑動變阻器的滑片p在某兩點間移動時,電壓表示數變化范圍是2.4~8v,電流表示數變化范圍是0.5~1.2a,則定值電阻r0的阻值及電源電壓各是多大?
解析:1.先看串并聯:這是一個串聯電路——r0和r/串聯;
2.再看表測誰:電流表測串聯電流,電壓表測滑動變阻器r/兩端電壓;
3.分析電路;假設滑片向右移,則r/變大,電路中總電阻變大,而電源電壓一定,所以電路中的電流減小,即電流表示數變小,這時r0兩端電壓一定減小,所以r/兩端電壓變大,可見電流表示數越大時,電壓表示數越小,所以當電壓表示數為2.4v時,電流<