物理小组活动时,老师要求大家试着用一块电压表和阻值为R0的定值电阻等器材,通过实验测算出待测电阻的电阻值RX.如图所示为小利所连接的部分电路.
(1)电路中还缺少一根导线,请你帮助小利完成电路的连接,并画出实验电路图.
(2)正确连接电路后,只闭合开关S1时,电压表的示数为U1;开关S1、S2都闭合时,电压表的示数为U2.如果电源两端电压恒定不变,则RX
解析:
(1)本题应能联想到通过两电阻器串联,通过电压表测量出两个电压值便可测算出未知电阻。因此关键是能够用电压测量出两个电压值。本题连接方法不是唯一的。由图可见,当两开关闭合时,电压表测量的是电源电压,通过连线使电压还可以测量R0或Rx两端电压是本题解题的关键。
若将R0右接线柱或Rx左接线柱与电压表正接线柱或S2左接线柱连接起来,闭合S1,若S2断开,则测量的是R0两端的电压,或S2闭合,则测量的仍然是电源电压。问题得以解决。设计的连接情况图如下:
(2)只闭合S1,电压表测量的是R0两端的电压;两开关都闭合时,测量的是总电压。故
U0=U1
U=U2
Rx两端的电压:Ux=U-U0=U2-U1
Rx中的电流与R0中的电流相等,故
Ix=I0= | U0 | = | U1 | |
R0 | R0 |
Rx的阻值为:
Rx= | Ux | = | U2-U1 | = | (U2-U1)R0 | |
Ix | U1 | U1 | ||||
R0 |
答案:
(1) 连接电路如图所示;
(2) Rx的表达式为:
Rx= | (U2-U1)R0 |
U1 |
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