Question

中國機器人農民發明家吳玉祿（被譽為中國的特斯拉）只有小學文化，為了給他的機器人吳老二找一個可充電電池，他在廢品站找到了一個象電池一樣有兩個電極的裝置，上面標有“TNT”等字樣，他高興地拿回去充電，結果差點丟了性命。如果你是他的兒女，為了安全起見，你能給他提出一些建議或幫助嗎？

（1）經上網查找這是只工業電雷管，由電能轉化成熱能而引發爆炸的，利用了電流的熱效應。給你一個多用電表你會選擇         （直流電流，直流電壓，電阻）擋來判斷它是否為電池，可保證既安全又方便。

（2）經核實該電雷管全電阻值為6Ω，其中電熱絲阻值為5Ω，引腳線長2m，阻值為1Ω，當通以0.45A電流時約6s鐘爆炸，若吳玉祿用5.4V的電壓給它充電時理論上約      s鐘爆炸(危險)。

（3）某興趣小組發揚吳玉祿精神，用伏安法設計了一實際精確測量上述單只電雷管電阻的電路．準備了以下實驗器材:

待測電雷管R_x ，炸藥桶（保護作用，防爆破）

電流表A₁：量程0.5A 、內阻約0.5Ω   

電流表A₂：量程30mA、內阻約30Ω

電壓表V₁：量程30V、內阻約10 kΩ

電壓表V₂：量程2V、內阻約3kΩ

滑動變阻器R：0~10Ω     電阻箱R₀：0~999.9Ω，0.1A  

干電池E：電動勢E=1.5V，內阻r約0.1Ω 

電鍵S及導線若干，

①  請設計一個較合理的電路原理圖，畫在規定方框內，要求通過電雷管的電流不超過27mA，電壓能從零調節，盡可能減小誤差。

②  并寫出R_x的計算公式R_x=              ；說明公式中各物理量的意義：                 

                                                             。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）    直流電壓    

（2）   1.5  

（3）

①電路原理圖如圖所示。

② U/I-R₀；   U為電壓表讀數，I為電流表讀數，R₀ 電阻箱讀數

【解析】選擇多用電表直流電壓檔判斷它是否為電池。當通以0.45A電流時約6s鐘爆炸，說明6s鐘產生的熱量為0.45²×R×6J，用5.4V的電壓給它充電時，電流為0.9A，由0.9²×R×t=0.45²×R×6J，解得t=1.5s。電路設計為分壓電路，電流表外接。由歐姆定律，U/I=R₀+R_x