Question

7．C•S史密斯在1954年對(duì)硅和鍺的電阻率與應(yīng)力變化特性測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)電阻率發(fā)生變化．這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”．壓阻效應(yīng)被用來制成各種壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度傳感器，把力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，半導(dǎo)體壓阻傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、化工、航海、動(dòng)力和醫(yī)療等部門．某興趣小組在研究某長(zhǎng)薄板電阻R_x的壓阻效應(yīng)時(shí)，找到了如圖所示器材（已知R_x的阻值變化范圍大約為幾歐到幾十歐）：

A．電源E（3V，內(nèi)阻約為1Ω）
B．電流表A₁（0.6A，內(nèi)阻r₁=5Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂約為1Ω）
D．開關(guān)S，定值電阻R₀
（1）為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻R_x的阻值，請(qǐng)根據(jù)所給器材畫出合理的實(shí)物連接圖（部分導(dǎo)線已畫出，電表A₁、A₂已標(biāo)出）；
（2）在電阻R_x上加一個(gè)豎直向下的力F時(shí)，閉合開關(guān)S，A₁的示數(shù)為I₁，A₂的示數(shù)為I₂，則R_x=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（用字母表示）；
（3）R_x與壓力F的關(guān)系如圖l所示，某次測(cè)量時(shí)電表A₁、A₂的示數(shù)分別如圖2、圖3所示，則這時(shí)加在薄板電阻R_x上的壓力為1.5N．

Answer 1

分析 （1）測(cè)電阻阻值應(yīng)測(cè)出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電阻阻值．
（3）由圖示電表讀出其示數(shù)，然后求出電阻阻值，最后由圖示圖象求出壓力大�。�

解答 解：（1）測(cè)電阻阻值需要測(cè)出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，實(shí)驗(yàn)給出兩個(gè)電流表，可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測(cè)電阻并聯(lián)，實(shí)驗(yàn)可以不使用電壓表，測(cè)出電阻兩端電壓，另一個(gè)電流表串聯(lián)在電路中測(cè)電路電流，電路圖如圖所示：

（2）電阻兩端電壓U=I₁r₁，通過電阻的電流I=I₂-I₁，電阻阻值R_X=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
（3）由圖3所示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)：I₁=0.26A，由圖4所示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為：I₂=0.36A，
電阻阻值：R_x=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$=$\frac{0.26×5}{0.36-0.26}$=13Ω，由圖2所示圖象可知，R_x=13Ω時(shí)壓力F=1.5N；
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；（3）1.5．

點(diǎn)評(píng) 伏安法測(cè)電阻原理時(shí)：用電壓表測(cè)出電阻兩端電壓，用電流表測(cè)出通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值，當(dāng)沒有電壓表而有已知內(nèi)阻的電流表時(shí)，可以把電流表與待測(cè)電阻并聯(lián)，利用并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)與歐姆定律測(cè)電阻兩端電壓．