Question

某工厂装配车间有一个阻值恒定的电阻元件，其上标有“1*V，6W”字样，其中额定电压值不清，估计在10V～19V之间，若要正确使用这个元件，需找出它的额定电压值．现在实验室中有以下实验器材：一个蓄电池（电压约6V），一只电流表A（量程：0～0.6A，0～3A），一个定值电阻R_o，两个开关，导线若干．请你利用上述器材，通过实验测量，找出此元件的额定电压值．
（1）猜想与假设：根据学过的欧姆定律I=

U

R

、电功率公式P=UI，又因为元件的阻值恒定不变，所以只要测出该元件的电阻，即可计算出它的额定电压值；
（2）设计实验：①因该元件的额定电流不超过

 

A，为较准确地测量，电流表的量程应选：

 

．
②请在方框中画出你设计的实验电路图．

（3）进行实验：按照你设计的电路图，补全下列实验步骤，并写出实验中需要测量的物理量（用字母表示）．
a．连接电路．
b．

 

．
c．

 

．
d．断开电路，整理器材．
（4）分析与论证：用测得的物理量和已知物理量表示计算元件额定电压的公式为：U_额=

 

．

Answer 1

分析：（2）①由题知，估计额定电压在10V～19V之间，额定功率为6W，由I=

P

U

可知，当额定电压最小为10V时，电流才为0.6A，选小量程即可；
②将电阻元件与R₀并联，两个开关一个连在干路上、一个连在其中的一条支路上，电流表测量干路电流；
（3）只闭合S1，电路中只有R₀，读出电流表的示数I₁；当开关都闭合两个电阻并联，读出电流表的示数I₂；
（4）开关都闭合时和只闭合S₁比较，通过R₀的电流不变I₀=I₁，则通过R₁的电流I_R1=I₂-I₁；根据并联电路的分流关系求解

解答：解：（2）①电阻元件的额定功率为6W，假设额定电压最小为10V，额定电流最大为I=

P

U

=

6W

10V

 =0.6A
所以电流表的量程选0～0.6A；
②将电阻元件与R₀并联，两个开关一个连在干路上、一个连在其中的一条支路上，电流表测量干路电流，如图所示
（3）实验步骤：
a、根据电路图连接电路；
b、闭合S₁，断开S₂，记下电流表示数I₁；
c、闭合S₁和S₂，记下电流表示数I₂；
（4）只闭合S₁，通过R₀的电流为I₁，
开关都闭合时，因接在同一电源上，通过R₀的电流不变，还是I₁，则通过R₁的电流I_R1=I₂-I₁；
∵R₀与R₁并联，
∴I₁R₀=I_R1R₁，即：I₁R₀=（I₂-I₁）R₁；
∴R1=

I1RO

I2-I1

∵P额=

U 2 额

R1

∴U额=

P额R1

=

P额I1R0 I2-I1

故答案为：
（2）①0.6，0-0.6A；②实验电路图如图所示；
（3）闭合S₁，断开S₂，记下电流表示数I₁；闭合S₁和S₂，记下电流表示数I₂；
（4）

P额I1R0 I2-I1

点评：本题设计思路中的关键：给一个电阻并联上另一个电阻，因为接在同一电源上，对原来电阻无影响（通过的电流不变）