Question

6．實(shí)際電流表有內(nèi)阻，測量電流表G₁的內(nèi)阻r₁，可供選擇的器材如下：
①待測電流表G₁：量程為0～5mA，內(nèi)阻為300Ω
②電流表G₂：量程為0～20mA，內(nèi)阻約為80Ω
③定值電阻R₁：阻值為10Ω   ④定值電阻R₂：阻值為100Ω
⑤滑動(dòng)變阻器R₃：阻值范圍為0～1000Ω  
⑥滑動(dòng)變阻器R₄：阻值范圍為0～20Ω
⑦干電池E：電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻很小    
⑧電鍵S及導(dǎo)線若干
（1）選擇合適的儀器，設(shè)計(jì)出最佳電路圖，畫在圖乙方框內(nèi)，并標(biāo)好相應(yīng)的儀器代號(hào)．
（2）實(shí)驗(yàn)中多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄各次G₁和G₂的讀數(shù)I₁和I₂；以I₁為縱坐標(biāo)，I₂為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖甲所示．根據(jù)I₁-I₂圖線的斜率k及定值電阻R₀，得到待測電流表G₁的內(nèi)阻表達(dá)式為r₁=（k-1）R₀．（用k、R₀表示），若測定G₁表的內(nèi)阻r₁為290Ω，用它改裝成量程為3V的電壓表，則應(yīng)串（填串聯(lián)或并聯(lián)）一個(gè)阻值為310Ω的定值電阻．

Answer 1

分析 由于電流表G₂的量程是待測電流表G₁的2倍，定值電阻要和待測電流表內(nèi)阻接近；滑動(dòng)變阻器采用的分壓式接法，其電阻不要太大．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和串并聯(lián)特點(diǎn)，分析電流表內(nèi)阻的表達(dá)式．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理圖，從電源的正極出發(fā)，依次連接實(shí)驗(yàn)器材如圖．

（2）該電路的結(jié)構(gòu)為：A₁與定值電阻R₁并聯(lián)，再與A₂串聯(lián)，結(jié)合歐姆定律得出A₁兩端的電壓；根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，通過定值電阻的電流保護(hù)：
I_R=I₂-I₁
則電流表A₁的內(nèi)阻為：${r}_{1}=\frac{{I}_{R}{R}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{{I}_{2}-{I}_{1}}{{I}_{1}}{R}_{1}$=$（\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}-1）{R}_{1}=（k-1）{R}_{1}$
把電流表改裝成電壓表需要串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，
串聯(lián)電阻阻值：R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g=$\frac{3}{5×1{0}^{-3}}$-290=310Ω；
故答案為：（1）如圖所示；（2）（k-1）R₀；串聯(lián)；310

點(diǎn)評 本題考查測量實(shí)際電流表G₁內(nèi)阻r₁的實(shí)驗(yàn)實(shí)物電路連接及實(shí)驗(yàn)原理（并聯(lián)分流）等．對于變阻器分壓式接法，操作時(shí)要注意：開關(guān)閉合前，變阻器輸出電壓要最小．