在研究“并聯(lián)電路的等效電阻”的學(xué)習(xí)過程中,同學(xué)們紛紛提出猜想和研究方法,如圖所示.
(1)請你運(yùn)用學(xué)過的知識通過理論推導(dǎo),探究并聯(lián)電路的等效電阻與各支路電阻的關(guān)系;
(2)請?jiān)O(shè)計(jì)出一個實(shí)驗(yàn),來驗(yàn)證你得出的結(jié)論.(簡述驗(yàn)證過程與方法,并畫出實(shí)驗(yàn)電路和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格)
解:(1)設(shè)并聯(lián)電阻的阻值為R1和R2,并聯(lián)后等效電阻為R,通過它們的電流分別為I1、I2和I,有并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知:
U=U1=U2…①
I=I1+I2…②
由歐姆定律I=代入②式得=++…③
將①代入③式得=++…
結(jié)論:并聯(lián)電路等效電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和.
(2)實(shí)驗(yàn)電路
實(shí)驗(yàn)表格
次數(shù) | 電壓/U | 電流/I | R1 | R2 | R |
1 | |||||
2 | |||||
3 |
(1)先利用歐姆定律得出并聯(lián)電路中各電阻上的電流,然后將各電阻上的電流值,代入并聯(lián)電路的電流關(guān)系式中,結(jié)合并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)即可導(dǎo)出R與R1、R2的關(guān)系式.
(2)根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR,用總電流、總電阻、各分電阻和各分電阻中的電流表示串聯(lián)電路總電壓與各部分電壓之間的關(guān)系.
在電路中串聯(lián)兩個電阻和一個電流表;已知電源電壓,用電壓表分別測量兩個電阻兩端的電壓;然后利用歐姆定律和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證.
點(diǎn)評:本題考查歐姆定律及電阻并聯(lián)的應(yīng)用,利用歐姆定律時注意各物理量的統(tǒng)一性.
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時,首先要有嚴(yán)密的思路,然后才能根據(jù)具體思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.