Question

5．要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R_L，實驗室提供以下器材：
待測線圈L：阻值約為2Ω，額定電流為2A
電流表A₁量程為0.6A，內阻為r₁=0.5Ω    電流表A₂量程為3.0A，內阻r₂約為0.1Ω
變阻器R₁，電阻變化范圍為0～10Ω            變阻器R₂，電阻變化范圍為0～1kΩ
定值電阻R₃=10Ω                          定值電阻R₄=100Ω
電源E：電動勢E約為9V，內阻很小           單刀單擲開關兩個S₁和S₂，導線若干
要求實驗時，改變滑動變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內測得多組A₁表、A₂表的讀數(shù)I₁、I₂，然后利用I₁-I₂圖象求出線圈的電阻R_L．

（1）實驗中定值電阻應該選R₃，滑動變阻器應選擇R₁．
（2）請補充完整圖1實物連線電路．
（3）實驗結束時應先斷開開關S₂．
（4）I₁-I₂圖象如圖2所示，若圖線斜率為k，則線圈L的直流電阻R_L=$\frac{k（r+{R}_{3}）}{1-k}$．（用題中所給字母表示）

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，從而判斷先斷開與電流表相連的電部分；
（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系，求出電感線圈的電阻．

解答 解：（1）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)很大的線圈斷電產生的大自感電流燒壞電表，可與電表串聯(lián)一個開關． 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，所以定值電阻選R₃、滑動變阻器選R₁即可．
（2）由于本實驗盡可能大的范圍內測得數(shù)據(jù)，所以必須采用滑動變阻器的分壓接法；電流表A₂的量程大，所以電流表A₂外接電路進行測量，實物圖電路如圖所示．

（3）實驗結束時為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產生的大自感電流燒壞電表，應先斷開開關S₁ ．
（4）由電路圖知自感線圈兩端的電壓與下邊支路電壓相等，所以I₁（R₁+r₁）=（I₂-I₁）R_L，
得：$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{{R}_{L}+{R}_{3}+r}{{R}_{L}}$=k；
解得：R_L=$\frac{k（r+{R}_{3}）}{1-k}$
故答案為：（1）R₃     R₁
（2）如圖所示  
（3）S₁
（4）$\frac{k（r+{R}_{3}）}{1-k}$

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�。�