電學(xué)黑箱問題舉例

《電學(xué)黑箱問題舉例》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、電學(xué)黑箱問題舉例電學(xué)黑箱問題，往往就是給出電路中的幾種電學(xué)現(xiàn)象，由于暗箱的種類變化多端，解無定法，所以在分析黑箱問題時，一般先判斷黑箱內(nèi)電阻的連接方式：若所測電壓發(fā)生了變化，電阻通常為串聯(lián)；若所測電流發(fā)生了變化，則電阻可能并聯(lián)，也可能是電阻原來串聯(lián)，后來一只電阻被短路（但電路中應(yīng)有另一只開關(guān)），再由題中條件確定電阻的位置和數(shù)值。例1.如圖1所示的電學(xué)黑箱中，有兩只電阻：定值電阻，另一為未知電阻。由箱內(nèi)抽出三根引線a、b、c。當(dāng)開關(guān)S與c閉合時，電流表的讀數(shù)為1A，電壓表的讀數(shù)為8V；當(dāng)開關(guān)S與d閉合時，電流表的讀數(shù)仍為1A，電壓表的讀數(shù)為10V，請在黑

2、箱中畫出兩個電阻和a、b、c的連接圖。由圖可知，Rx＝___________。圖1解析：因為暗箱中只有兩個電阻，所以它們可能是串聯(lián)也可能是并聯(lián)。由圖1可知，當(dāng)開關(guān)S與d點連接時，電壓表測量的是電源電壓，讀數(shù)為10V；當(dāng)S與c閉合時，電壓表的示數(shù)小于電源電壓，因此判斷這兩個電阻只能串聯(lián)在a、b間。當(dāng)開關(guān)S與c連接時，電流表示數(shù)仍為1A，電壓表示數(shù)為8V，則可斷定b、c間的電阻為8Ω，即b、c間的電阻就是R0，電路如圖2所示。當(dāng)S與d相連時，電路連接方式不變，所以電流表讀數(shù)仍為1A，由于電源電壓等于10V，R0兩端的電壓等于8V，所以Rx電壓等于2V，因此

3、，。圖2例2.如圖3所示，電源電壓為9V保持不變，R0＝16.5Ω，圖中虛線框中有兩個電阻，阻值分別是。當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合、S3斷開時，電流表A的讀數(shù)為0.4A；當(dāng)S1斷開、S2和S3閉合時，電流表A的讀數(shù)為0.36A。請通過計算，在圖中虛線框內(nèi)畫出R1和R2接入電路的情況。圖3解析：根據(jù)題意，當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合、S3斷開時，電流表A的讀數(shù)為0.4A；由于電源電壓是9V，根據(jù)歐姆定律公式I=U/R可知，電路中的電阻是R=U/I=9V/0.4A=22.5Ω。此時虛線框內(nèi)應(yīng)連接的電阻是，即R1的電阻值。當(dāng)S1斷開、S2和S3閉合時，電流表A的讀數(shù)為0.

4、36A。根據(jù)歐姆定律公式I=U/R可知，電路中的電阻是，此時虛線框內(nèi)應(yīng)連接的電阻是，此時恰好是。即是R1和R2串聯(lián)。電路連接如圖4所示。圖4例3.如圖5所示，電壓表示數(shù)為6V，要使電流表示數(shù)為1A，現(xiàn)有，，三個電阻，試在方框內(nèi)選用合適的電阻，畫出符合題意的電路圖。圖5解析：本題要求在方框內(nèi)的等效電阻是6Ω，三個電阻不可能串聯(lián)（因為每個電阻都大于6Ω），三個電阻也不可能是并聯(lián)（因為總電阻小于6Ω），只有通過兩個不同的電阻并聯(lián)達到目的。不妨任意從R1、R2、R3三個電阻中選擇兩個電阻并聯(lián)，讓其等效電阻成為6Ω，計算結(jié)果只有讓電阻R1與R2并聯(lián)，其組成電路如

5、圖6所示。圖6例4.圖7甲是一個密封盒，盒內(nèi)是由2個電阻和一些導(dǎo)線組成的電路，電路與盒外的a、b、c、d四個接線柱相連，而接線柱b、c在盒內(nèi)已用導(dǎo)線相連。某活動小組欲探究盒內(nèi)兩電阻的阻值和電路結(jié)構(gòu)，他們使用的器材是：能輸出穩(wěn)定電壓的電池組、量程是0~0.6A的電流表，阻值為5Ω的定值電阻R以及若干條導(dǎo)線，并組成圖乙虛線框內(nèi)所示的探測電路，圖乙中m、n是從探測電路引出的兩根導(dǎo)線。甲乙圖7探測時，他們首先將m與n直接連接，觀察到電流表的示數(shù)為0.6A，接下去的操作程序、方法和所得數(shù)據(jù)，記錄在下表中：與m、n相連的接線柱電流表示數(shù)/Am、n分接a、b接線柱0

6、.3m、n分接c、d接線柱0.2m、n分接a、d接線柱0.15根據(jù)以上的操作和數(shù)據(jù)，寫出主要的分析過程，并在圖甲的盒子內(nèi)畫出盒內(nèi)的電路圖，并標(biāo)出電阻值。解析：根據(jù)將m、n直接連接，電流表的示數(shù)為0.6A，由歐姆定律U=IR可判斷出電源電壓為3V。根據(jù)將m、n分接a、b兩接線柱，電流表示數(shù)為0.3A，由歐姆定律可判斷出a、b間應(yīng)接有5Ω的電阻。根據(jù)將m、n分接c、d兩接線柱，電流表示數(shù)為0.2A，由歐姆定律可判斷出c、d間應(yīng)接有10Ω的電阻。根據(jù)將m、n分接a、d兩接線柱，電流表示數(shù)為0.15A，由歐姆定律可判斷出a、d間應(yīng)有15Ω的電阻。通過以上分析可

7、得出盒內(nèi)電路結(jié)構(gòu)和求出兩個電阻的阻值分別是Rab=5Ω，Rcd=10Ω。盒內(nèi)電路如圖8所示。圖8