11.奧運(yùn)比賽期間,機(jī)器狗巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)了一處設(shè)備故障,電工維修后,某同學(xué)要來換下的元件,嘗試用自己所學(xué)知識排除故障。
(1)他找到了一只舊電流表,擬接在電路中檢測該電流表是否能正常工作。電流表的量程為1.5A,所用電源電壓為1.5V,再用一個(gè)金屬框架作為負(fù)載,框架結(jié)構(gòu)如圖甲所示,已知該框架的每個(gè)小三角形均為正三角形,每條短邊的電阻都是1Ω。為保證電流表安全,應(yīng)將框架的
(填“ab”或“cd”)兩端接入電路,此時(shí)電流表示數(shù)為
A;
(2)通過元件說明書,得知其內(nèi)部電路如圖乙所示。當(dāng)他運(yùn)用自己所學(xué)的電路知識解決問題時(shí),有兩個(gè)難點(diǎn):
其一,電源除了標(biāo)注其電壓以外,旁邊還標(biāo)注了一個(gè)電阻值r。經(jīng)查資料,他得知這個(gè)電阻被稱為電源的“內(nèi)阻”,是電源內(nèi)部電路的電阻值,其效果相當(dāng)于在電壓恒定的理想電源所在支路串聯(lián)一個(gè)大小為r的定值電阻,原理如圖丙所示。因此,如果將一個(gè)恒壓為E、內(nèi)阻為r的電源接上電阻為R的定值電阻,則電路中的電流值I的表達(dá)式為
;
其二,該電路中出現(xiàn)了多個(gè)電源,且互為并聯(lián)關(guān)系。他經(jīng)過認(rèn)真思索,發(fā)現(xiàn)了對參數(shù)為“E,r”的電源外接R電阻的時(shí)候,如果對其電源表達(dá)式稍加改造,就可以寫成I=
?
,他非常敏銳的注意到:該電流表達(dá)式可以看作一個(gè)并聯(lián)電路的分流值,其干路總電流為
并保持不變,但是這個(gè)恒定的電流由誰來提供呢?他認(rèn)為也應(yīng)當(dāng)存在一種新的電源,就像恒壓電源能提供恒定的電壓,它也應(yīng)當(dāng)可以使電源所在電路保持恒定的電流,暫且取名為“電流源”,以“
”作為元件符號,箭頭表示電流方向。如圖丁所示,1號支路的電阻為r,則2號支路的電阻應(yīng)為R,電流I應(yīng)為通過
(填“R”或“r”)的電流大小。如此,就神奇地完成了一個(gè)由有內(nèi)阻的電壓源外接電阻R到有內(nèi)阻的電流源外接電阻R的等效轉(zhuǎn)換。結(jié)合電源內(nèi)阻的定義,你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)將公式中的
部分理解為
時(shí)的電流;
(3)如果圖乙中的電路參數(shù)為:R
1=1Ω,R
2=3Ω,R
3=2Ω,R
4=3Ω,E
1=3V,r
1=2Ω,E
2=6V,r
2=3Ω,E
3=9V,r
3=1Ω。若電源E
2所在支路發(fā)生斷路,此時(shí)電流表示數(shù)是多少?(寫出必要的計(jì)算過程和文字說明,直接寫出結(jié)果不得分)
(4)排除故障后,電路正常工作時(shí),電流表的示數(shù)是多少?(寫出必要的計(jì)算過程和文字說明,直接寫出結(jié)果不得分)