Question

【題目】為了測一個自感系數很大的線圈L的直流電阻R，實驗室提供以下器材：

待測線圈L（阻值約為5Ω）；電流表A1（量程3.0A，內阻r1約為0.2Ω）；電流表A2（量程0.6A，內阻r2 =1.0Ω）；滑動變阻器R1（0~ 10Ω）；電壓表V（3V量程，約為2kΩ）；電阻箱R2（0 ~99.9Ω）；電源E（電動勢E約為3V，內阻很�。�；單刀單擲開關S1、S2；導線若干。

(1)某實驗小組按如圖（a）所示的電路測量線圈L的直流電阻RL。實驗主要步驟如下：

①按電路圖連接好電路，斷開開關S1、S2，滑動變阻器R1的滑片移動___ （填“左”或者“右"）端；

②閉合開關S1、S2，移動滑動變阻器R的滑片至適當位置，記下電流表A2的示數為I2，電壓表V的示數為U，線圈L的直流電阻的測量值的計算式為RL =_____；

③測量完后，應先斷開開關S2，再斷開開關S1，其理由是_________。

(2)若只提供一個開關S1，為避免自感現象對電表的影響，經討論，同學們認為可以利用兩個電流表和一個電阻箱達到測量的目的。圖（b）方框中已畫了部分電路，請根據你的設計，在方框中完成電路圖________。

Answer 1

【答案】右 若先斷開S1，則由于斷電自感現象，電壓表會燒壞

【解析】

(1)①[1]連接好電路后，由于滑動變阻器采用限流式，所以閉合開關前應將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處，即最右端；

②[2]根據電路結構特點和歐姆定律可得線圈L的直流電阻的測量值的計算式為

③[3]實驗結束時為防止自感現象損壞電流表，應先斷開開關S2，后斷開開關S1；

(2)[4]由于待測線圈L的阻值約為5Ω，電源電動勢為3V，流過待測線圈L的電流為

所以選電流表A2（量程0.6A，內阻r2 =1.0Ω）測量待測線圈L的電流，由于只提供一個開關S1，為了防止測量自感系數很大的線圈斷電產生的大自感電流燒壞電表，所以當開關S1斷開時，電流表與一個電阻箱串聯，來保護電流表A2；若電阻箱串聯在待測線圈L的支路上，會使待測線圈L的支路的電流過小造成誤差，所以電阻箱并聯在待測線圈L兩端；電阻箱并聯在待測線圈L兩端時，可用電阻箱間接來測待測線圈L兩端的電壓，在干路上串聯一個電流表A1（量程3.0A，內阻r1約為0.2Ω）即可，所以電路如圖所示