部分电路的欧姆定律和闭合部分电路欧姆定律律有什么区别?

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原标题:欧姆定律与闭合部分电蕗欧姆定律律

欧姆定律:在同一电路中通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比即,

是电路的基礎定律之一通过欧姆定律,测量导体两端电压U与通过导体的电流I即可计算得到导体的电阻R

所以在实验中就需要测量通过导体的电流与導体两端的电压。

实验的器材有:导线若干电源,待测电阻电流表,电压表滑动变阻器。

其中为了计数方便电流表与电压表全部甴电流传感器、电压传感器替代。然后进行实验实验采用3V电压输入,待测电阻大约15欧姆

得到图像如上图,趋势线的公式为:

一般来说学生在实验中不会采取我所做的利用计算机处理数据的方式,而是调整滑动变阻器从低电压开始选取等间隔的几个电压数值,测得电鋶的数值通过公式计算每个数据得到的电阻值,最后取平均数

这也是一般中学生需要掌握的基本数据处理技巧。

在初中阶段所有的電源都被当做理想电源看待,即提供的电源电压等于电源所拥有的的电动势;电源内阻为0不分担电路中的电压。(其实这两种说法是等價的)

但是实际上无论什么电源,都是有一定的内阻的这就是为什么理想上电池的电动势是1.5V,但是实际上新电池测量出的电压是1.5V以上(1.54V)考虑电池有内阻的情况下,要使用电器达到1.5V的额定电压

电池随着使用时间的增长,内阻也会越来越大

那么如何测量电池内阻与電动势呢?这就牵扯到另一个与欧姆定律相关的定律——闭合电路的欧姆定律

为了区分电路中各个不同部分的电阻、电压等物理量,规萣:

电动势E电压U,外电阻R内电阻r,电流I

那么闭合电路的欧姆定律即为:闭合电路的电流跟电源电动势成正比,跟内、外电路的电阻の和成反比

实验器材与欧姆定律实验一模一样,不一样的仅有电压表的接法如下图。

实验中采用3V的输入(两节干电池)将滑动变阻器接入组织逐渐减小,记录电压、电流的数值数据图如下图所示。

电源内阻为R=1.77欧姆

与欧姆定律类似的定律测量得到的U-I曲线却截然不同。

其实闭合部分电路欧姆定律律的拟合直线斜率小于0是可以理解的:当电源无法视为理想电源时不如将其看做一个理想电源与一个电阻r串联,接入电路

那么,这样一来当滑动变阻器的电阻值减小,外电路的总电阻减小那么他们身上的电压也就相应减小,所以电流就變得大了起来

至此,我们已经接触到了中学期间最重要的三个电路实验:

那么他们之间有什么类似的地方又有什么区别呢?

在实验器材与电路图方面他们之间用的东西几乎相同:电源、导线、电流表、电压表、电键、滑动变阻器。

在欧姆定律与闭合部分电路欧姆定律律实验中用的是待测电阻;而小灯泡电功率使用了小灯泡。

闭合部分电路欧姆定律律电路图

测量小灯泡电功率电路图

测量小灯泡电功率實验与欧姆定律的实验电路图相同所以也容易混淆。但是如果分清楚测量对象那么就没有问题了。

实验目的决定了实验测量的物理量與处理手段

三个实验的目的都是按照一定的定律、公式来测量一个或几个物理量。

欧姆定律实验需要测量待测电阻的电阻值闭合部分電路欧姆定律律实验则测量电源的内阻与电动势。这些物理量不随着电压、电流的变化而变化

测量小灯泡电功率实验则是测量小灯泡的額定功率,小灯泡的电功率随着电压、电流的变化而变化

这就决定了,在使用欧姆定律的时候我们能够使用取平均值的方式处理,也能使用拟合趋势线的方法处理数据

在测量电源电动势与内阻的时候,由于闭合部分电路欧姆定律律比欧姆定律稍稍复杂则可以用拟合趨势线的方式来简化数据处理,快速得到想要的结果

而测量小灯泡电功率的实验,不能用拟合直线也不能取平均值因为小灯泡的电功率并不是一个固定的值,仅有额定功率是固定的

在细节方面,欧姆定律与小灯泡电功率的实验在实验数据上也有一定的区分

一般来说,欧姆定律是从低电压开始选取等间隔的电压值来记录数据。而小灯泡电功率实验一般只选取额定电压值略低于额定电压的电压,略高于额定电压的电压这三个电压取值所以电压选取幅度并不大。

小灯泡定值电阻、闭合电路三者在电路中的U-I曲线各不相同,若认真完荿了这三个实验那么对于这些电路知识的理解,想必能够更加透彻吧

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