Question

3．要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材：
A．待測線圈L；阻值約為2Ω，額定電流為2A
B．電流表A₁：量程為0.6A，內(nèi)阻R_A1=0.6Ω
C．電流表A₂：量程為3A，內(nèi)阻R_A2=0.1Ω
D．滑動變阻器R₁：最大阻值為10Ω
E．滑動變阻器R₂：最大阻值為1kΩ
F．電源E：電動勢為9V，內(nèi)阻不計(jì)
G．定值電阻R₃=10Ω
H．定值電阻R₄=100Ω
I．開關(guān)兩個S₁和S₂
要求實(shí)驗(yàn)時，改變滑動變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A₁、A₂的讀數(shù)I₁、I₂，然后利用I₁-I₂圖線求出電感線圈電阻R_L．

（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)該選G，變阻器應(yīng)選擇D．（填寫器材前的字母編號）
（2）請?jiān)趫D1方框內(nèi)畫出電路圖．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂（選填“S₁”或“S₂”）．
（4）實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如圖2所示，則電感線圈的直流電阻值為2.0Ω．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）該題沒有給定電壓表，所以需要用電流表改裝一個，此時選用電流表應(yīng)選用量程較小的，結(jié)合電流，通過計(jì)算可知選用哪個定值電阻．因可使在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A₁表、A₂表的讀數(shù)I₁、I₂，所以要用分壓電路，選擇較小的滑動變阻器．
（2）測量線圈自感很大，連接實(shí)物圖時要考慮到保護(hù)電路，通過對電壓和電流的分析，選擇滑動變阻器的連接方式．
（3）實(shí)驗(yàn)中要保護(hù)電流表A₁，從而判斷先斷開哪個電鍵．
（4）根據(jù)部分電路的歐姆定律可表示出通過兩個電表的電流關(guān)系，求出電感線圈的電阻．

解答 解：（1）采用已知內(nèi)阻的小量程電流表A₁替代電壓表測量電壓，需要串聯(lián)一個大于等于R=$\frac{2×2V}{0.6A}$=6.7Ω的定值電阻．所以實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用阻值為10Ω的R₃，滑動變阻器應(yīng)選用阻值為1～10Ω的R₁．
（2）測量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，可與電表串聯(lián)一個開關(guān)． 由于待測線圈L的阻值約為2Ω，額定電流為2A，最大電壓為4V，而電源電動勢為9V，所以必須采用分壓電路，電流表外接電路進(jìn)行測量，電路如圖所示．

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時為防止燒壞電路，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂
（4）由I₁（R₃+r）=（I₂-I₁）R_L
得：$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{{R}_{L}+{R}_{3}+r}{{R}_{L}}$=6.0
得：R_L=$\frac{{R}_{3}+r}{5}$=2.04Ω≈2.0Ω．
故答案為：（1）G、D；（2）如圖所示；（3）S₂；（4）2.0Ω．

點(diǎn)評 要求電流或電壓的測量值從零或很小開始逐漸增大的實(shí)驗(yàn)必須采用分壓電路；分壓電路中滑動變阻器選擇阻值較小的；對于電表的選擇應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇�。�