Question

3．要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻，實驗室提供下列器材：
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
G．定值電阻R₃=10Ω
H．定值電阻R₄=100Ω
I．開關(guān)兩個S₁和S₂
要求實驗時，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）實驗中定值電阻應該選G，變阻器應選擇D．（填寫器材前的字母編號）
（2）請在圖1方框內(nèi)畫出電路圖．
（3）實驗結(jié)束時，應先斷開開關(guān)S₂（選填“S₁”或“S₂”）．
（4）實驗測得數(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，此時選用電流表應選用量程較小的，結(jié)合電流，通過計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，連接實物圖時要考慮到保護電路，通過對電壓和電流的分析，選擇滑動變阻器的連接方式．
（3）實驗中要保護電流表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．所以實驗中定值電阻應選用阻值為10Ω的R₃，滑動變阻器應選用阻值為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，電流表外接電路進行測量，電路如圖所示．

（3）實驗結(jié)束時為防止燒壞電路，應先斷開開關(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驗必須采用分壓電路；分壓電路中滑動變阻器選擇阻值較小的；對于電表的選擇應遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇�。�