給初中生講講高中物理之《恒定電流》(下)
這是我們《恒定電流》的最后一篇文章。我們講兩個實驗,分別是測電源電動勢和內(nèi)阻、測金屬的電阻率。如果你想學(xué)更多的電學(xué)知識,諸如電場,電容器之類,就自己去找資料吧。接下來也可以繼續(xù)對磁的知識進(jìn)行研究。
老規(guī)矩,先做題。答案在評論區(qū)。


測電源電動勢和內(nèi)阻,我們的思路是這樣的:測出幾組總電流和路端電壓的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系描點連線,大概畫出這樣的圖像

來理解一下與縱軸交點的含義:此時電流為0,說明外電阻無窮大,電源電動勢全部分給外電路。所以這個點的縱坐標(biāo)就是我們要的電源電動勢E。再看一下與橫軸的交點:外電壓為0,說明電源被短路,這個電流就是短路電流,等于E/r,于是我們只要用縱軸上點的縱坐標(biāo)除以橫軸上點的橫坐標(biāo)就能得到電源內(nèi)阻的值,也可以說是那個標(biāo)出來的角的正切值。
我們可以提供這樣的電路(開關(guān)懶得畫了,考試時一定要畫開關(guān)啊,丟分別找我)

這里測的電壓的確是外電壓,但電流表測的是滑動變阻器所在支路的電流,而電壓表也分流,所以電流表測的是偏小的。那么這對我們算出來的結(jié)果有何影響?

假設(shè)這里虛線是測量值對應(yīng)的圖像。滑動變阻器接入阻值越小,電流表讀數(shù)越大,而電壓表的分流作用也越不明顯,多出來的電流就越小。如果滑動變阻器與電流表的總阻值為0,電壓表不分流,即圖像與橫軸的交點就是真實值。這樣我們可以較夸張地用實線畫出真實數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像,可以看到真實的電源電動勢大于測量值,真實電源內(nèi)阻大于測量值。
那我也可以把電流表換個位置

這個就請讀者自行探究,進(jìn)行誤差分析。這里直接報個答案:電源電動勢測量值準(zhǔn)確,內(nèi)阻測量值大于真實值。
那我們通常用哪種呢?我們常用第一種。第一種雖然兩個都有誤差,但誤差不大,電壓表分的電流還是很小的。但對于第二種,當(dāng)電壓表示數(shù)為0,即滑動變阻器接入阻值為0時,我們就認(rèn)為測得的電流為短路電流。但實際上是電動勢除以電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻的和。由于電源內(nèi)阻一般很小,所以這樣測到的短路電流誤差會很大。
再看一個實驗:測量金屬的電阻率。主要就是一個公式

這個公式叫電阻的決定式,也叫電阻定律。ρ是電阻率,與材料、溫度等因素有關(guān)。那么為了測一段金屬絲的電阻率,我們只要把它的一小段接入電路,伏安法伺候,再測它接入電路的長度,然后再測它的橫截面積(就是測直徑),代入公式一算電阻率就出來了。這個時候測金屬絲的直徑肯定不能用刻度尺,我們會用一個叫螺旋測微器的東西。讀者可以自行了解,筆者覺得這畢竟就是個測量工具,沒啥好講的。
我們《恒定電流》就講到這里了,筆者認(rèn)為這一部分與初中接軌很多,相當(dāng)于一個小小的拓展,很多題目其實優(yōu)秀的初中生不學(xué)照樣能懂,會做。那我這里就是把知識點帶一帶,點到即止。例題基本是中檔題,難度并不大。由于《恒定電流》沒有下一篇文章了,我們就在這篇文章里檢測吧。答案還是放在評論區(qū)。
