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【内容综述】
本讲介绍电的概念、变器及其应用,电阻是导体重要的电学性质,理解这一概念的初步含义及其决定因素,与理解电流、电压的初步概念一样,是学好电学的重要基础。学习变器的知识,既有助于更好地理解电阻的概念,又为做好电学实验进行了必要的准备。
【要点讲解】
1.电阻的作用及单位
导体对电流的阻碍作用叫电阻(R),电阻是导体本身的一种性质。
在国际单位制中,电阻的单位是欧姆(Ω),简称欧。常用的单位还有千欧和兆欧。
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如果导体两端所加的电压是1伏,通过导体的电流是1安,则这个导体的电阻就是1欧。1欧=1伏/安。
电阻的电路符号是:
2.决定导体电阻大小的因素
导体的电阻是导体本身的一种性质,实验表明,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度。
在相同的条件下,材料不同的导体,电阻的大小通常不同;
其他条件不变时,导体的长度越长,则电阻越大;
其他条件不变时,导体的横截面积越小,则电阻越大。
例1.若不考虑温度对电阻的影响,下列关于电阻的说法中,正确的是
A.长导线的电阻比短导线的电阻大
B.细导线的电阻比粗导线的电阻大
C.铁导线的电阻比铜导线的电阻大
D.粗细相同的铜导线,长导线的电阻比短导线的电阻大
分析:导体的电阻受材料、长度、横截面积及温度的影响,必须考虑多种因素的相互制约。选项D考虑导体的电阻受多种因素的影响,仅对“粗细相同的铜导线”而言,“长导线的电阻比短导线的电阻大”。
答案:正确选项为D。
说明:有的同学只考虑一种因素对电阻的影响,因而错误地认为“长导线的电阻比短的大”,“细导线的电阻比粗的大”,“铁导线的电阻比铜的大”。
例2.如图1所示,一根很长、粗细均匀的镍铬合金丝OC的O端接在电路中。当电路中的导线P端依次滑过A、B、C三点时,电流表的示数将[
]
A.越来越小
B.越来越大
C.不变
D.无法确定
分析:粗细均匀的镍铬合金丝,越长电阻越大。当P点依次滑过A、B、C三点时,接入电路的导线越来越长,则电阻越来越大。因为加在电路两端的电压不变,所以电路中的电流越来越小。
答案:正确的选项应为A。
例3.如图2所示,连好电路后,可能发生的现象是[
]
A.电压表指针有较大偏转
B.电流表将被烧坏
C.电压表指针无明显偏转
D.电流表指针无明显偏转
分析:由于电压表的内阻很大,而电阻R和电流表的内阻相对于电压表的内阻来说可忽略不计,因此在本电路中,电压表相当于直接接在电源的两极间,电压表的指针会有较大的偏转。
由于电压表内阻很大,又与电阻R和电流表串联接在6伏的电源上,通过电流表的电流就非常小,因此电流表的指针将不会有较大的偏转。
答案:正确选项为A、D。
3.滑动变阻器
(1)滑动变阻器是利用改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。
(2)滑动变阻器及结构示意图和电路符号,如图3所示。
(3)滑动变阻器作用是通过改变自身的电阻,从而改变与其串联的导体的电压和电流强度的。
(4)滑动变阻器的使用:滑动变阻器通常有四个接线柱,把它串联在电路中,只有将变阻器的接线柱“一上一下”地连接在电路中,移动滑片P才能起到改变电阻的作用。
例3.如图4所示的滑动变阻器,其AB段的电阻是50欧,AP段的电阻是20欧。那么,当滑片P不动时,把下面不同的接线柱接入电路,变阻器连入电路的电阻各是多少欧?把A、B两个接线柱接入电路时, ;把C、B两个接线柱接入电路时, ;把A、C两个接线柱接入电路时, ;把A、D两个接线柱接入电路时, ;把C、B两个接线柱接入电路时, ;把D、B两个接线柱接入电路时, 。
分析:根据滑动变阻器的构造可知,把A、B两个接线接入电路时,变阻器的全部电阻接入了电路, ;把C、D两个接线柱接入电路时,由于C、D之间是由金属杆直接连接的,因而 ;把A、C两个接线柱接入电路时,是AP段电阻接入了电路, ;把A、D两个接线柱接入电路时,也是AP段电阻接入了电路, ;把C、B和D、B两个接线柱接入电路时,都是PB段电阻接入了电路, 。
例4.如图5所示将甲、乙两个变阻器串联。如果把a、b两条导线接入某电路后,要使这两只变阻器的总电阻最大,滑片 和 所放的位置应是[
]
A. 在最左端, 在最右端
B. 在最右端, 在最左端
C. 在最左端, 在左端
D. 在最右端, 在右端
分析:甲变阻器连入电路的是B 段电阻,要使它连入电路的电阻最大,滑片 应放在最左端,乙变阻器连入电路的是A 段电阻,要使它连入电路的电阻最大,滑片 应放在最右端。因此,要使两个变阻器连入电路的总电阻最大, 在最左端, 在最右端。
答案:正确选项为A。
例1.图所示的甲图是滑动变阻器的结构示意图,如果用它来改变乙图中电灯的亮度,可以将它连在M、N两个接线头上。先要求滑动变阻器的滑片p向右滑动时电灯变暗,那么滑动变阻器的______和______或____和___两个接线住分别接在接头M、N上。
分析与解:题目要求滑片p向右动时电灯变暗,即变阻器连入电路的电阻变大,这就要求将AP连入电路,因此接线柱A必须用,而C、D任选一个。答:应将A和C或A和D分别接在M、N上。
说明;滑动变阻器有四个接线柱,用滑动变阻器做限流器使用时,一般只用其中的两个一上一下就可以,关键是弄清电流的路径。
4.电阻箱
滑动变阻器虽然能够改变电路中的电阻,但不能明确地表示出电阻的具体数值。实验室中常用的电阻箱弥补了这个不足。电阻箱是一种能够表示出电阻值的变阻器。实验室中常用的旋盘式的电阻箱如图7所示,通过调节四个旋盘改变接入电路中的电阻值。从旋盘上可读出阻值的大小。
例5.使用如图8所示的电阻箱,它接入电路的电阻是多大?
分析:各旋盘对应的指示点(图中的小三角)的示数乘以面板上标记的倍数,然后加在一起,就是电阻箱连入电阻的阻值。R=0×1000欧+8×100欧+5×10欧+0×1欧=850欧
答案:图8所示的电阻箱的阻值是850欧。
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