这是一道初中物理中关于热敏电阻和定值电阻的电路分析题,通过比较串联和并联两种连接方式,考查学生对欧姆定律的理解和应用。内容提供了完整的解题思路,帮助学生掌握电路分析的关键技巧。
智能速览
热敏电阻RT的阻值随温度升高而变小
串联电路中电压之比等于电阻之比
并联电路中电流之比与电阻成反比
通过设值法简化解题过程
关键是比较两种连接方式下的电压关系
精华内容
这道题的难点在于如何运用电路规律,结合热敏电阻的特性来分析问题。让我们一步步拆解解题过程。
题目条件分析
题目给出了热敏电阻RT和定值电阻R的U-I关系图像。从图像可以看出,定值电阻R保持不变,而RT的阻值随电压升高而变小。两种电路连接方式:乙图为串联,丙图为并联,都接在同一电源上。题目给出乙图中URT:UR=m,丙图中IRT:IR=n,要求分析m和n的关系。
电路规律应用
在串联电路中,电压分配规律是U1:U2=R1:R2,所以乙图中URT:UR=RT:R=m:1,即RT=mR。在并联电路中,电流分配规律是I1:I2=R2:R1,所以丙图中IRT:IR=R:RT=n:1,即RT=R/n。这样我们得到了两个关于RT的表达式。
设值法简化
为了便于比较,设R=X。则在乙图中,RT=mX;在丙图中,RT=X/n。这里统一设R为X,确保解题过程的一致性,避免混乱。这个技巧在初中物理中处理比值关系问题时非常有效。
电压关系比较
关键在于比较两个图中RT两端的电压。在丙图中,RT直接并联在电源两端,其电压等于电源电压U。在乙图中,RT和R串联,RT两端电压小于电源电压U。由于RT的阻值随电压增大而变小,电压较小(乙图)时RT阻值较大,电压较大(丙图)时RT阻值较小。
最终推导
因此有mX > X/n,两边同时除以X(X>0),得到m > 1/n,即mn > 1。这就是正确的关系式。通过这个例子,学生可以学到如何运用设值法,结合电路规律和元件特性来解决复杂问题。
这道题很好地考察了学生对电路规律的理解和应用能力。通过设值法和电压比较的方法,我们找到了m和n之间的正确关系。这种方法在解决类似电路分析问题时具有很强的指导意义,值得学生深入理解和掌握。