典題3:在一次實驗中需要測量小燈泡兩端的電壓和流過它的電流.聰明而粗心的小剛連接了如圖所示的電路。同組的小林發現有錯,主張拆了重新連接,可是時間來不及了,小剛眼珠一轉,在圖示電路中只增加了一根導線,電路就正常工作了。
問(I)如果閉合圖示電路中的開關,電壓表的讀數約為多少?電流表的讀數約為多少?小燈泡發光情況如何?
⑵在圖中畫出小剛連接的那條導線。燈泡發光情況如何?
解析:
1認真讀題,提取有用信息,仔細分析。
1.1這是一個實物接線電路實驗題,實驗目的是測量小燈泡兩端的電壓和流過它的電流。看到這裡,你能回憶起課本上的實物圖和電路圖嗎?
1.2物理情景是操作者小剛把實物接錯了,錯在哪裡?是問題的關鍵。
1.2.1我們知道電壓表必須和被測用電器或電源並聯,如果與用電器串聯,則測的是電源電壓。從題意可知,要測量的是燈泡兩端的電壓,則電壓表必須與燈泡並聯。有了這個基礎知識,再看小剛實物的連接圖可知,電壓表未與燈泡並聯,這是錯一。
1.2.2我們又知道電流表在電路中必須和被測用電器串聯。觀圖可知,電流表與燈泡和定值電阻是並聯的,這是錯二。
1.3如果時間充足,拆了重接也未嘗不可,但是現在沒有多少時間了,必須將錯就錯,在原連接線路基礎上迅速做出局部調整。小剛還是基礎紮實,眼疾手快,迅速增加了一根導線,使實驗圓滿成功。
1.4小剛是把問題迅速解決了,但下來給我們製造了麻煩,要順着小剛的思路,去探究隨意然!
該怎麼做呢?
最有效最直接的方法就是根據小剛接錯的實物圖畫出對應的電路圖,然後再查錯糾錯。
下來我們根據實物圖路畫電路圖:
1.4.1從電源正極出發,第一個用電器是開關,第二個用電器是滑動變阻器,到第三個用電器定值電阻時發生分支,另一支走向電流表,到此可知,這是個並聯電路,如下圖所示:
1.4.2再從電源負極出發,第一個用電器是電壓表,到第二個用電器電流表後有分支,延伸到燈泡,如下圖所示:
1.4.3將兩張圖拼成一張圖,如下圖所示:
1.5小鋼接錯的實物圖,畫成電路圖如上圖所示,由圖易知:
①燈泡和定值電阻串聯,
②電流表與燈泡和定值電阻並聯,
③電壓表串聯在幹路電路上。
非常明顯②與③是錯誤的,那麼怎樣快速糾錯呢?一個思路就是想法使電壓表和燈泡並聯起來,由電路圖易知,直需按下圖增添一根導線就OK了。
變形為下圖所示:
2看問題
2.1第一個問題問的是對於小剛接錯的實物圖,如果閉合開關,電壓表、電流表的示數有何變化,小燈泡是發光呢,還是不發光?
①先看電壓表,由接錯實物的電路圖可知,電壓表串聯在幹路上。我們知道電壓表的電阻很大,故此時若將開關閉合,通過電路的電流將很小(接近為零),電源的全部電壓都加在電壓表上,由此可知,電壓表就是測量的是電源兩端的電壓,肯定有示數,且讀數為電源電壓6 V。
②二看電流表,由圖可知,電流表與燈泡和定值電阻並聯,而電流表的的電阻非常小,可以看做一根導線,故讀數將會非常非常小,約為零。
③最後再看小燈泡,因為它被電流表短路了,所以不會發光。
2.2第二問是在圖中畫出小剛連接的那條導線,並問燈泡發光情況如何?由上述分析可知,增添的導線如下圖所示,此時閉上開關,電路通路,燈泡正常工作。
【解答】(1)電壓表的讀數約為 6 V,電流表的讀數約為 0,小燈泡不發光,
(2)答案如下圖。
小結:有些連接的電路實物圖,使我們看起來不十分清楚電路的連接情況,
我們可以按照電流的走向畫出對應的電路圖,從電路圖中就十分明確電路的連接錯誤。