Question

要測(cè)定一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材：
①待測(cè)線圈L，阻值約為2Ω，額定電流為2A
②電流表A₁量程為0.6A，內(nèi)阻為0.2Ω
③電流表A₂量程為3A，內(nèi)阻為0.2Ω
④變阻器R₁阻值為1-10Ω，變阻器R₂阻值為0-1KΩ．
⑤電池E，電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻很小
⑥定值電阻 R₃=10Ω，R₄=100Ω
⑦開關(guān)S₁，S₂
要求實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變變阻器，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，利用I₁-I₂的圖象，求出電感線圈的電阻．
（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用

R₃

，變阻器應(yīng)選用

R₁

．（填儀器代號(hào)）
（2）請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫上電路圖．
（3）I₂-I₁對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為

I₂=

(RL+R3+r)I1

RL

．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開開關(guān)

S₂

．
（5）由I₂-I₁圖象得出

I2

I1

的平均值為6.0，則電感線圈的直流電阻為

2.04Ω

．

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）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．
（4）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．
（5）根據(jù)第三問得到的兩個(gè)電流表示數(shù)的關(guān)系可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=

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）由I₁（R₃+r）=（I₂-I₁）R_L
得：I₂=

(RL+R3+r)I1

RL

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開開關(guān)S₂
（5）由

I2

I1

=

RL+R3+r

RL

=6.0
得：R_L=

R3+r

5

=2.04Ω．
故答案為：（1）R₃，R₁
（2）如右圖   
（3）

(RL+R3+r)I1

RL

（4）S₂   
（5）2.04Ω

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�。�