Question

12．要测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻R_L，实验室提供以下器材：
A、待测线圈L（阻值约为2Ω，额定电流2A）
B、电流表A₁ （量程0.6A，内阻r₁=0.2Ω）
C、电流表A₂（量程3.0A，内阻r₂约0.2Ω）
D、滑动变阻器R₁（0～l0Ω）
E、滑动变阻器R₂（0～1kΩ）
F、定值电阻R₃=10Ω
G、定值电阻R₄=100Ω
H、电源（电动势E约9V）
L、单刀单掷开关两只S₁、S₂，导线若干
要求实验时，能方便调节滑动变阻器的阻值，并在尽可能大的范围内测得多组A₁表、A₂表的读数I₁、I₂，然后利用I₁-I₂图象求出线圈的电阻R_L．设计实验的电路如图1．

①实验中定值电阻R应选用F，滑动变阻器R’应选用D．（要求填写器材前的选项符号）
②实验结束时应先断开开关S₂ ．
③用实验测得的数据作出I₁-I₂图象（如图2所示），则线圈的直流电阻R_L=2.0Ω．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 ①该题没有给定电压表，所以需要用电流表改装一个，此时选用电流表应选用量程较小的，结合电流，通过计算可知选用哪个定值电阻．因可使在尽可能大的范围内测得多组A₁表、A₂表的读数I₁、I₂，所以要用分压电路，选择较小的滑动变阻器．
②实验中要保护电流表A₁，从而判断先断开哪个电键．
③根据部分电路的欧姆定律可表示出通过两个电表的电流关系，求出电感线圈的电阻．

解答 解：①采用已知内阻的小量程电流表A₁替代电压表测量电压，需要串联一个大于等于R=$\frac{2×2}{0.6}$Ω=6.7Ω的定值电阻．所以实验中定值电阻应选用阻值为10Ω的R₃，即选F；
分压电路中滑动变阻器选择阻值较小的，滑动变阻器应选用阻值为0～10Ω的R₁，即选D．
②实验结束时为防止烧坏电路，应先断开开关S₂
③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≈2.0Ω．
故答案为：①F、D；②开关S₂；③2.0Ω．

点评 要求电流或电压的测量值从零或很小开始逐渐增大的实验必须采用分压电路；分压电路中滑动变阻器选择阻值较小的；对于电表的选择应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取．