Question

4．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：
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)阻為r₁=0.2Ω
C．電流表A₂量程為3.0A，內(nèi)阻r₂約為0.2Ω
D．變阻器R₁值為0-10Ω
E．變阻器R₂值為0-1kΩ
F．定值電阻R₃=10Ω
G．定值電阻R₄=100Ω
H．電源E：電動勢E約為9V，內(nèi)阻很小
I．單刀單擲開關(guān)兩個S_l和S₂，導(dǎo)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(nèi)測得多組A₁表、A₂表的讀數(shù)I_l、I₂，然后利用I_l-I₂圖象求出線圈的電阻R_L．
（1）實驗中定值電阻應(yīng)該選F，滑動變阻器應(yīng)選擇D．（請?zhí)钇鞑男蛱枺?br />（2）請在方框內(nèi)補(bǔ)全實驗電路原理圖2（器材用適當(dāng)?shù)姆�號表示）�?br />（3）實驗結(jié)束時應(yīng)先斷開開關(guān)s₂．
（4）實驗測得的數(shù)據(jù)作出I₂-I₁圖象，如圖1所示，則線圈的直流電阻值為RL=2.04Ω．

Answer 1

分析 （1）測量線圈自感很大，連接實物圖時要考慮到保護(hù)電路，通過對電壓和電流的分析，選擇滑動變阻器和定值電阻，
（2）從實驗要求上選擇電路的解法；明確分村和限流接法的伏缺點；
（3）實驗中要保護(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，根據(jù)兩個電流表示數(shù)的關(guān)系可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(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，所以定值電阻選F（R₃）；滑動變阻器選D（R₁）即可．
（2）由于本實驗盡可能大的范圍內(nèi)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(jìn)行測量，電路如圖所示．
（3）實驗結(jié)束時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，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂
（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（R₃+r₁）=（I₂-I₁）R_L
得：R_L=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（R₃+r₁）
從I₁--I₂圖象上選取一組數(shù)據(jù)，如（0.3，1.8）代入公式得：R_L=$\frac{0.3Ω}{1.8Ω-0.3Ω}$×（10Ω+0.2Ω）=2.04Ω．
故答案為：（1）F；D（2）如圖所示；（3）S₂；（4）2.04Ω．

點評 本題的關(guān)鍵是據(jù)實驗要求進(jìn)行儀器的選擇和滑動變阻器的解法的選擇；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，且分壓電路中滑動變阻器選擇阻值較小的；儀器的選擇應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇取．