Question

在學(xué)習(xí)歐姆定律之后，老師請同學(xué)們設(shè)計一個測未知電阻R_x的電路．

（1）小明同學(xué)設(shè)計的電路如圖1所示．R₀為已知阻值的電阻，當s₁閉合s₂斷開時，電流表讀數(shù)為I；當s₁、s₂都閉合時，電流表讀數(shù)為I₁．請你寫出小明同學(xué)測R_x的表達式．R_x=

（2）小紅設(shè)計了一種不同于小明同學(xué)設(shè)計的測量電路，如圖2所示．請你將圖3中的器材按圖2電路連接起來（用筆連線表示導(dǎo)線），要求滑動變阻器的滑片P處于最右端時，連入電路的阻值最大．

（3）小紅設(shè)計的電路中，電源電壓為12V，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)為0.2A時，電壓表的示數(shù)恰為8V，求：

①R_x的電阻值；

②變阻器連入電路的電阻；

③滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

 解：（1）當開關(guān)s₁閉合s₂斷開時，電流表讀數(shù)為I，電流表測量的是電阻的R₀電流，所以的R₀兩端的電壓為IR₀，當s₁、s₂都閉合時，定值電阻與未知電阻并聯(lián)，所以未知電阻兩端的電壓也為IR₀，電流表讀數(shù)為I₁，此時通過未知電阻的電流值為I₁﹣I，故未知電阻的電阻為：．

（2）小紅設(shè)計的是根據(jù)伏安法來測量未知電阻的阻值，所以電流表與未知電阻串聯(lián)，電壓表與未知電阻并聯(lián)，通過滑動變阻器與未知電阻串聯(lián)來改變未知電阻兩端的電壓值和通過未知電阻的電流值．根據(jù)滑動變阻器的滑片P處于最右端時，連入電路的阻值最大這一信息可知，滑動變阻器必須將A接線柱接入電路，故滑動變阻器接入的接線柱為A、D或A、C．答案如圖所示．

（3）從題意獲取信息，未知電阻兩端的電壓為8V，通過未知電阻的電流為0.2A，所以根據(jù)公式：R_x===40Ω；

滑動變阻器與未知電阻串聯(lián)，所以通過滑動變阻器的電流也為0.2A，電路中的總電壓為12V，未知電阻兩端的電壓為8V，所以滑動變阻器兩端的電壓為4V，故滑動變阻器接入的電阻為：R_連===20Ω；

滑動變阻器消耗的電功率為：P_變=U_變I_變=4V×0.2A=0.8W．

答：①R_x的電阻值為40Ω；

②變阻器連入電路的電阻為20Ω；

③滑動變阻器消耗的電功率為0.8W．