Question

含容电路上电阻的电压

Answer 1

含容电路、电阻测量

一.含容电路

1.在如图所示电路中，开关S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪个开关后P会向下运动( )


解答：电容器是高中新学的元件。被绝缘体隔开的两金属板就构成了一个电容器，两极板之间是绝缘体，充放电时，两极板上的电荷量发生变化，根据电流的定义，与电容器两极板串联的电学元件中就有电流。但充满或放完电后，只要极板上的电荷量不再变化了，电容器就是一个断路，此时，跟电容器两极板串联的元件就等同于一根导线了。直流电流中，稳定后电容器就是断路。

上图中，稳定后，R1、R2就相当于导线，因此，动R1、R2是无济于事的。断开S4，直接断送了电容器充放电的机会，电量不会发生 变化，场强也就不变了。断开S2，电容器直接连电源两端，电势差增大，场强增大。断开S3，放电，场强减小。

之所以对电容器的问题不适应，原因有二，一是对电容器的认识，电容器不是电阻，需要根据其特点认识。二是对电阻的思维固化，一见电阻，二话不说先来个U=IR，电路稳定后，和电容器串联的电阻根本无电流流过，何谈IR。

2..图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压


。如果

随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压

随时间t的变化的图像中，正确的是


解答：对比这个高考题，就可理解上一题，不对比就不会有思考，电容器两端电压变化时，恰恰说明其两极板电荷量发生变化，所以与其串联的电阻内有电流流过，根据图像还可知是恒定电流，电压不变时，反而没电流。

二.测电阻

1.某同学身边有一电动势未知的电源和电压表A，他想用以下器材组装成欧姆表，并比较准确的测量该电源的电动势和电压表B的内阻。现有下列器材：

电压表A，满偏电压3V，内阻为lkΩ

待测电压表B，量程15V，内阻约几千欧

电动势约15V，内阻3Ω的直流电源

最大阻值为10kΩ的滑动变阻器R1

最大阻值为1kΩ,的滑动变阻器R2

(1)本实验中应选择滑动变阻器 ___（填R1或R2）。请在下面的方框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图____________；


(2)该同学组装完毕并进行欧姆调零后，将待测电压表接入电路中，两电压表的读数如图所示，甲、乙电表读数分别为____V____ V；

(3)通过本实验测得该电源电动势为____V，电压表内阻为___Ω。（计算结果保留两位有效数字)

解答：欧姆表的认识，欧姆表就是闭合电路欧姆定律的应用。
欧姆表可看作是特殊电源，和外电阻（被测电阻）连接组成闭合回路时，能显示出外电阻阻值的电源。电动势是E，内阻是RΩ，短路电流是Rg。

改装或组装欧姆表的三大要素：满偏电流明确已知的电流表、电动势、可欧姆调零的变阻器。题干中所给仪器，电源是唯一的，想挑也没得挑；电压表A的满偏电流可知，满偏时电阻计算一下，变阻器只能选大的了，小的会爆表。

内阻已知的电表注意一表多用，就是欧姆定律的变形应用。

完成第三问的前提是理解第二问，把组装的欧姆表和电压表B连一块了，从欧姆表来看，别把电压表B当电压表，平和心态，就把B当作一被测电阻。对于电压表B来说，可知自己两端电压，同时这个电压也是路端电压。


一句话概括，与电源无关的测电阻，本质上就是欧姆定律的应用；与电源有关的测电阻，就是闭合电路欧姆定律的应用。

2.有一电流表A，量程为1mA，内阻rg约为100Ω。要求测量其内阻。可选用的器材有：

电阻箱R0，最大阻值为99999.9Ω；

滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；

滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；

电源E1，电动势约为2V，内阻不计；

电源E2，电动势约为6V，内阻不计；

开关2个导线若干。

采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：

a．断开S1和S2，将R调到最大；

b．合上S1，调节R，使A满偏；

c．合上S2，调节R1使A半偏，此时可以认为A的内阻rg=R1。试问：

①在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择______；为了使测量尽量准确，可变电阻R应该选择_______；电源E应该选择_______。

②认为内阻rg=R1，此结果与rg的真实值相比______。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）


解答：根据（2）问逆向推导，开关S2断与合，电路中干路电流不变，这不是正经的胡扯吗？要使这个胡扯扯得不至于太糊，只能有一个条件，S2这部分电路中的电阻变化时对整个电路总电阻的影响可以忽略，怎样能做到这一点呢？R连入电路中的有效阻值越大，越接近于不胡扯。R的有效阻值要大，电源的电动势也只能随着往大增。

3.实验小组为了较准确测量阻值约为20Ω的电阻 Rx，实验室提供的器材有：

A.待测定值电阻 Rx：阻值约20Ω

B. 定值电阻 R1：阻值30Ω

C.定值电阻R2：阻值20Ω

D.电流表G：量程3mA，0刻度在表盘中央，内阻约50Ω

E.电阻箱R3：最大阻值999. 99Ω

F.直流电源E，电动势1.5V，内阻很小

G.滑动变阻器R2(20Ω 0. 2A)

H. 单刀单掷开关S,导线等

该小组设计的实验电路图如图，连接好电路，并进行下列操作。

（1)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表示数适当。

（2)若灵敏电流计G中的电流由C流向D再调节电阻箱R3，使电阻箱R3的阻值（选填“增大”或“减小”），直到G中的电流为 。（填“满偏”、“半偏”或“0”）。

（3)读出电阻箱连入电路的电阻R3，计算出Rx，用R1、R2、R3表示Rx的表达式为Rx= 。


解答：在电路中看到静电场中所学的电势，唯有如此，才能真正理解这种电桥。C、D两点电势等了，才能测出被测电阻。从欧姆定律得解，被测电阻的电压与R3相等，电流与R2相等。所以有：


化解得结果。

高中阶段测电阻的N多种方法：归化为两种，应用欧姆定律的和应用闭合电路欧姆定律的。

把电势概念引到电路中，把电表、电阻通过欧姆定律多功能化，内外欧姆定律组合一下就是闭合电路欧姆定律。选择测量电路或仪器的实质是优化，就是讲究而非将就。

Answer 2

：能显示出外电阻阻值的电源。电动势是E，内阻是RΩ，短路电流是Rg。