高中物理竞赛系列讲座---电路

智浪教育-普惠英京翰教育中心电路2．2．1、电路连接与电表改装（1）串、并联电路的性质串联电路通过各电阻电流相同，总电压为各电阻两端电压之和，电压的分配与电阻成正比，功率的分配也与电阻成正比，即annnRIPRRRIUUUUIII2212121串联电路总电阻nRRRR21并联电路各电阻两端电压相同，总电流为通过各支路电流之后，电流的分配与电阻成反比，功率的分配亦与电阻成反比，即UUU21nnRURURUIIII2121nnRUP2总电阻：nRRRR111121（2）电表改装①欲将满偏电流为gI，内阻为gR的电流表改装为量程为U的电压表，需将分压电阻R和电流表串联，如图2-2-1所示，所谓量程为U时，就是当电压表两端的电压为U时，GVgIgRRgURUUUVU图2-2-1智浪教育-普惠英京翰教育中心通过电流表的电流为gI，电流表分担的电压为gU。根据串联电路的规律有gggggRRUUURUURggRIUn即ggggggRnRRIRIUR1电压表内阻gggggVnRRRIURRR通常，VR都很大，理想情况下可认为VR。②欲将内阻为gR，满偏电流为gI的电流表改装为量程为I的电流表时，需将分流电阻R和电流表并联，如图2-2-2所示。同理可推得gRgRIIRgIInggggRnRIII11通常，R很小)(gRR，可认为电流表内阻RRg，理想情况下可认为0R。③将电流表改装成欧姆表简易欧姆表接法示意图如图2-2-3所示，0R为调零电阻，表头内阻为gR，满偏刻度为gI。测量前，应先将两表笔短接，调节0R使流过表头的电流为gI，若电池的电动势为，内阻为r，则中RrRRIgg0GGgIgIIRRgRI图2-2-2G0R黑红图2-2-3智浪教育-普惠英京翰教育中心如果在两表笔间接一电阻中RRx1，则电流减半，指针指表盘中央，因此，rRRg0称为“中值电阻”，表盘最左刻度对应于2xR，最右边刻度对应于03xR，对于任一阻值xR，若,xgRRnII中03xR得中RnRx1这就是欧姆表的刻度原理，如欧姆表的中值电阻kR2.1中，表盘满偏4/1处的刻度为kk6.32.114，表盘满偏8/1处的刻度为k4.8，如图2-2-4所示。欧姆表的量程改变后，各刻度所对应的电阻值应乘以相同倍率，另外要注意，凡使用欧姆表，必须进行机械调零和欧姆调零，并且，换档后一定要重新进行欧姆调零。④将电流表改装成交流电压表交流电压表是直流电压表的基础上改装而成的，在直流电压表上串联一个二极管，就组成交流电压表。串联二极管后，电表显示的是交流电的平均值（它等于有效值的0.45倍）。用U代表某一量程的交流电压有效值，若不考虑二极管正向电阻值，则限流电阻计算公式为gRRgIU45.0实验指出，二极管是一且非线性元件，它的伏安特性为一条弯曲的图线，如图2-1-5所示，当二极管的正向电阻后，限流电阻R与交流电压U之间的0k4.8k6.3k2.1图2-2-460402004.08.0)(VU图2-2-5智浪教育-普惠英京翰教育中心关系不再是线性的。因此，最大量程的交流电压表的表盘刻度是不均匀的，如采用J0411型多用电表测量2.5V以下的交流电压时，要使用表盘上第三条刻度线，它的起始段刻度很密，刻度是不均匀的。这一点，从图2-2-5中可以看得很清楚，在二极管两端电压小于V8.0的一段图线上，相同的电压变化（例如2.0V）所对应的电流是不同的：顺次分别为7.1mA、5.3mA、1.7mA、3.18mA。2．2．2、电动势与电功率（1）电源有保持两极间有一定电压的作用，不同种类的电源，保持两极间有一定电压的本领不同。例如：干电池可保持正、负极间有5.1V的电压；常用的铅锌蓄电池可保持两极间有0.2V的电压。为了表征电源的这种特性，物理学上引入了电动势这个物理量，电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。将理想表直接接在电源的两极上测出的电压就是电源的电动势。（2）电流通过一段路时，自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对自由电荷作功。电流在一段电路上所做的功W，等于这段电路两端的电压U、电路中电流I和通电时间t三者的乘积。即UItW单位时间内电流所做功叫做电功率，用P表示电功率，则UItWP。