Question

6．學(xué)習(xí)了歐姆定律后，老師給同學(xué)們布置了一個(gè)任務(wù)，把實(shí)驗(yàn)室使用的0～0.6A的電流表改裝成0～3A的電流表．

（1）改裝前，需要先測(cè)量出實(shí)驗(yàn)室電流表的內(nèi)阻，老師幫助同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，且電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A，計(jì)算出電流表的內(nèi)阻；
（2）某同學(xué)思考后，畫(huà)出了改裝原理圖如圖乙示數(shù)，請(qǐng)求出需要并聯(lián)的定值電阻R₀．

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知：電流表與定值電阻R串聯(lián)，由于電流表有內(nèi)阻，則相當(dāng)于電流表的內(nèi)阻與R串聯(lián)，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律即可求出電流表的內(nèi)阻；
（2）由于乙可知當(dāng)使用的0～0.6A的量程時(shí)電流表的滿偏電流和內(nèi)阻，根據(jù)歐姆定律求出滿偏電壓；則當(dāng)改裝成0～3A的電流表時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求改裝后需要通過(guò)電阻的電流然后利用歐姆定律求出定值電阻R₀．

解答 解：（1）由圖甲可知：電流表與定值電阻R串聯(lián)，由于電流表有內(nèi)阻，則相當(dāng)于電流表的內(nèi)阻與R串聯(lián)，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R兩端的電壓：U_R=I₁R=0.2A×9Ω=1.8V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
電流表兩端的電壓為U_g=U-U_R=2V-1.8V=0.2V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電流表的內(nèi)阻R_g=$\frac{{U}_{g}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.2V}{0.2A}$=1Ω；
（2）電流表A內(nèi)阻為1Ω，當(dāng)使用的0～0.6A的量程時(shí)，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得，電流表的滿偏電壓U_g=I_g1R_g=0.6A×1Ω=0.6V，
由于乙可知當(dāng)改裝成0～3A的電流表，電流表的滿偏時(shí)干路電流為3A，
則根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知：
通過(guò)R₀的電流為I₀=I_g2-I_g1=3A-0.6A=2.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的電阻R₀=$\frac{{U}_{g}}{{I}_{0}}$=$\frac{0.6V}{2.4A}$=0.25Ω．
答：（1）電流表的內(nèi)阻為1Ω；
（2）需要并聯(lián)的定值電阻R₀為0.25Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，從題干中獲取有效的信息是解題的關(guān)鍵，體現(xiàn)了與高中物理知識(shí)的銜接，有難度．