2.4等效电路和内外接解析

高二物理郑毅混联电路：既有电阻的串联，又有电阻的并联。R1R2R3R4R5E可是有些电路很复杂，不想我们直接看出各个元件之间的串并联关系，那我们该怎么办呢？对电路进行分析与计算，关键是要看得懂用电器的连接方式，才好利用串、并联的基本规律解析。对电路进行等效变换就是在不改变电路中各用电器上的电压和电流的前提下对电路进行改画，以使用电器间的串、并联关系一目了然。【例1】如图所示电路中，三个电阻阻值均为8Ω，电压恒为24V，则电流表的示数为__A，电压表的示数为___V。若将电压表与电流表的位置互换，则电流表的示数为___A，电压表的示数为____V。116312原则一：在简化电路时，将理想电压表拿掉，而理想电流表用导线替代，有时可使电路中各电阻间的关系变得一目了然。5Ω3Ω8Ω10Ω6Ωab【例2】求:a、b之间的等效电阻Rab原则二：找等势点１．在原电路上标出电流的流向，并顺流而下地将各节点标上a、b、c……字母。（导线直接相连的两点标同一字母。）2．在空白处将字母按顺流而下一字排列，对照原电路将各电阻插入相应的两节点之间：。bc例3电路的等效电路【例3】画出右图的等效电路．acb5Ω3Ω8Ω10Ω求得a、b之间的等效电阻Rab为：14Ωab14Ω练习一：求Ｒab①a6Ω3Ω2Ωbaabb②4Ω7Ω3Ω6Ω4Ω4Ωabccbbd③练习二：如图所示，ab间的电压为24V，R2=R3=2R1=20Ω，R4=30Ω，求电压表和电流表的示数。(0.6A;12V)AVRAVR电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”注：因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差．伏安法测电阻的误差分析电流表外接法电压表示数电流表示数测量值偏小，适于测量小阻值电阻.RAUURVRAIIIIAVIUR测说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小．所以该电路适合测量小电阻，即VRRRRIUR真AVR伏安法测电阻的误差分析电流表内接法RARVURUURAIIAVIUR测电压表示数电流表示数测量值偏大,适于测量大阻值电阻.说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小．所以该电路适合测量大电阻，即ARRAVRRRIUR真外接法内接法误差来源测量结果测量条件伏特表的分流电流表的分压R真＞R测R真＜R测RRARRV伏安法测电阻AVxRRR用外接法．即AVxRRR用内接法．伏安法测电阻电路选择用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:A.待测电阻Rx：范围在5—8Ω，额定功率1WB.电流表A1：量程0—0.6A（内阻0.2Ω）C.电流表A2：量程0—3A（内阻0.05Ω）D.电压表V1：量程0—3V（内阻3KΩ）E.电压表V2：量程0—15V（内阻15KΩ）F.滑动变阻器R：0—100ΩG.蓄电池：电动势12VH.导线，电键.为了较准确的测量，并保证器材安全，电流表应选，电压表应选，并画出电路图。由Ω＜Rx知，应选外接法5.24VARR先确定测量电路ARPx51额定电流Im=≈0.45A，应选电流表A1VPRx8额定电压Um=≈2.8V，应选电压表V1由R=1000Ω＞10Rx知，应选择限流式电路再确定控制电路其电路图如图所示。分析：1、两种接法——分压接法与限流接法1、分压法2、限流法PARBPARB⑴变阻器的常规处理——将变阻器从滑动触点P分成两个部分，把一个完整的变阻器看成是由两部分串联组成的，如下图所示。PARB⑵两种接法的等效电路2、两种接法的比较⑴从电压的调节范围来看图1电路中：UL=0→U0图2电路中：00URRRUULLL⑵从电流的调节范围来看图1电路中：LLRUI00图2电路中：LLLRURRUI00可见：分压式接法的最大优点是它的调压（或调流）范围宽，其次是它的电压、电流范围都包含0值且跟R无关：而限流式接法不仅调压（或调流）范围较窄，而且其电压、电流范围都不含0值还跟R有关。3、从方便调节的角度来看分压式接法以RL＞R尤其以RL＞＞R为优；而限流式接法应以RL＜R或跟R相当，即RL≤R为宜。4、从节能方面来看在满足负载需要的情况下，限流式电路消耗的总功率小，电源负担轻；而分压式电路消耗的总功率大，电源负担重。5、从电路结构上看限流式电路简单，而分压式电路比限流式要复杂得多。3、两种接法的选择原则⑴从实验的目的和要求上看若需要大范围调压或需小电流调节，尤其是要求含0值的电流、电压调节，那就非分压式接法莫属了。若仅仅是为了电路的安全，而对电压、电流的调节又没有特殊要求时，则选择限流式接法还更简便、更节能一些。⑵从方便调节的角度来看通常对小阻值滑动变阻器或大阻值负载（RL与R相比较），以分压式接法为优；相反对大阻值滑动变阻器或小阻值负载则以限流式为宜。⑶具体选择时可参照以下几点进行①当用电器的电阻比滑动变阻器的全值电阻小，或者两者差不多时，一般选择限流电路。②当用电器的电阻远大于滑动变阻器的全值电阻时，应选择分压电路。③当用电器的电压或电流要求从零开始连续可调时，应选择分压电路。④若采用限流电路时，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流，应选择分压式。⑤当两种电路都能满足实验要求时，应优选选择限流电路。⑥如果题目中的待测负载电阻额定值不清楚，为了安全也接成分压电路。4、例题⒈在测定金属电阻率的实验中，金属导线长约0.8米，直径小于1毫米，电阻在5欧左右。用伏安法测金属导线的电阻R。试把图中所给的器材连成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6安，内阻接近1欧；伏特表的量程为3伏，内阻为几千欧；电源的电动势为6伏；变阻器的阻值为0~20欧。在闭合前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。⑴由于待测电阻小于滑动变阻器的全值电阻，所以变阻器应采用限流式接法。⑵由于RA与RX相当，而RV＞＞RX，所以，采用安培表外接式。注意：先连主干回路，再将电压表并上。2、有一个量程为0~0.6~3安培的安培表（0~0.6安培挡的内阻为0.125欧，0~3安培挡的内阻为0.025欧），一个量程为0~15伏的伏特表（内阻为1.5×104欧姆），一个滑动变阻器（电阻为0~200欧），一个电压为12伏特的蓄电池组，一个电键和一些导线。要使用这些器件用伏安法测量一个阻值约为几十欧的线圈的电阻。⑴画出实验应采用的电路图。⑵在实物图中画线，把所示器件连接成电路。⑴由于、可见，RV与RX相差更大些，应采用安培表外接式。210125.010nRRAx分析：341010105.1nRRXV⑵由于待测电阻小于滑动变阻器的全值电阻，所以变阻器应采用限流式接法。V电路图如图所示RXRAA⑶由于通过电路的最大电流为：AARUrRRUIxAx6.0201200max可见，电流表的量程选0.6安培即可。VRXRAA⑷线路连接如下：⒊某电压表的内阻在20千欧~50千欧之间，现要测量其内阻。实验室提供下列可选用的器材：待测电压表（量程是3V）电流表（量程200µA）电流表（量程5mA）电流表（量程0.6A）滑动变阻器（最大阻值1千欧）电源（电动势4V）电键K⑴所提供的电流表中，应选用（填字母代号）⑵为了尽量减小误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）VA⒋图为伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图。器材规格如下：⑴待测电阻Rx（约100欧）⑵直流毫安表（量程0—10毫安，内阻50欧）⑶直流电压表（量程0—3伏，内阻5千欧）⑷直流电源（输出电压4伏，内阻可不计）⑸滑动变阻器（阻值范围0—15欧，允许最大电流1安）⑹电键一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。