题目内容
18.某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻:A.待测干电池一节,电动势约为1.5V,内阻约零点几欧姆
B.直流电流表A,量程均为0.6A,内阻未知
C.灵敏电流计G,量程为3mA,内阻Rg=30Ω D.定值电阻R0=2Ω
E.滑动变阻器R1(0-10Ω) F.电阻箱R2(0-1000Ω) G.导线和开关
(1)该同学设计的思路是用伏安法测电源电动势和内阻,因此他需要先改装一个3V的电压表,他改装的方法是将灵敏电流计与电阻箱串联,电阻箱接入电路的电阻为970Ω.
(2)为了使改装后的电压表示数变化尽可能的大一些,请帮他设计一个测电源电动势和内阻的实验电路画在下面的方框中.
(3)实验中,当电流表A读数为I1时,灵敏电流计G读数为I2时;当电流表A读数为I3时,灵敏电流计G读数为I4时,由以上数据可以求出r=$\frac{{I}_{2}-{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$R-R0,E=$\frac{{I}_{2}{I}_{3}-{I}_{1}{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$.(I1、I2、I3、I4、R0表示)
分析 (1)明确改装原理,根据串联电路规律即可明确应串联的电阻箱大小;
(2)根据题目要求和实验原理进行分析,从而明确对应的电路图;
(3)根据闭合电路欧姆定律进行分析,联立即可求得对应的电动势和内电阻.
解答 解:(1)要改装电压表只能利用题中给出的灵敏电流计与一电阻箱串联;根据串联电路规律可知:
电阻箱接入电阻:
R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-Rg=$\frac{3}{3×1{0}^{-3}}$-30=970Ω;
(2)由于电源内阻较小,在实验中电压表示数变化范围较小,为了能让电压表变化范围大一些,应将定值电阻与电源串联,从而作为等效内阻进行实验,电流表采用相对电源的外接法进行实验;故原理图如图所示;
(3)电压表内阻R=1000Ω;根据闭合电路欧姆定律可知:
I2R=E-I1(r+R0)
I4R=E-I3(r+R0)
联立解得:r=$\frac{{I}_{2}-{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$R-R0
E=$\frac{{I}_{2}{I}_{3}-{I}_{1}{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$
故答案为:(1)串;970Ω;(2)电路图如图所示 (3)$\frac{{I}_{2}-{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$R-R0;$\frac{{I}_{2}{I}_{3}-{I}_{1}{I}_{4}}{{I}_{3}-{I}_{1}}$
点评 本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,知道电表的改装原理,并能正确通过方程组的分析求解电动势和内电阻.
练习册系列答案
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