Question

8．要測(cè)一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R_L，實(shí)驗(yàn)室提供以下器材：
（A）待測(cè)線圈L（阻值約為2Ω，額定電流2A）；
（B）電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻r₁=0.2Ω）；
（C）電流表A₂（量程3.0A，內(nèi)阻r₂約0.2Ω）；
（D）滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）；
（E）滑動(dòng)變阻器R₂（0～1kΩ）；
（F）定值電阻R₃=10Ω；
（G）電源（電動(dòng)勢(shì)E約9V，內(nèi)阻很�。�；
（H） 單刀單擲開關(guān)兩只S₁、S₂，導(dǎo)線若干．
要求實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)得多組電流值，然后利用I₂-I₁圖象求出線圈的電阻R_L．
①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁；
②請(qǐng)把如圖1虛線框中的實(shí)驗(yàn)電路原理圖補(bǔ)畫完整（器材用適當(dāng)?shù)姆��?hào)表示）；
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開開關(guān)S₂；
④用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出I₂-I₁圖象如圖2所示，則線圈的直流電阻R_L=2.04Ω（結(jié)果保留三位有效數(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(gè)，此時(shí)選用電流表應(yīng)選用量程較小的，結(jié)合電流，通過計(jì)算可知選用哪個(gè)定值電阻．因可使在盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)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(dòng)變阻器．
（2）測(cè)量線圈自感很大，連接實(shí)物圖時(shí)要考慮到保護(hù)電路，通過對(duì)電壓和電流的分析，選擇滑動(dòng)變阻器的連接方式．
（3）實(shí)驗(yàn)中要保護(hù)電流表A₁，從而判斷先斷開哪個(gè)電鍵．
（4）根據(jù)部分電路的歐姆定律可表示出通過兩個(gè)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(cè)量電壓，需要串聯(lián)一個(gè)大于等于R=$\frac{2×2V}{0.6A}$=6.7Ω的定值電阻．所以實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用阻值為10Ω的R₃，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值為1～10Ω的R₁．
（2）測(cè)量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測(cè)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(gè)開關(guān)． 由于待測(cè)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(dòng)勢(shì)為9V，所以必須采用分壓電路，電流表外接電路進(jìn)行測(cè)量，電路如圖所示．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)為防止燒壞電路，應(yīng)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．
故答案為：①R₁．
②完整的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示．
③S₂
④2.04

點(diǎn)評(píng) 要求電流或電壓的測(cè)量值從零或很小開始逐漸增大的實(shí)驗(yàn)必須采用分壓電路；分壓電路中滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小的；對(duì)于電表的選擇應(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．