Question

要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供如下表的器材．
（1）实验时，要求两个电表的调节范围尽可能大，请将图中的电路图补充完整；
（2）实验结束时，应先断开开关

S₂

（选填“S₁”或“S₂”）；
（3）为了提高实验精度，电路图中的电阻R应选择定值电阻

R₁

（选填“R₁”或“R₂”）；
（4）选择合适的电阻后，表A₁和表A₂的读数分别为I₁、I₂，多次测量描绘出I₁--I₂图象（如图所示），则利用图象可求出电感线圈的电阻R_L=

2.5

Ω．

器材	规格
待测线圈L	阻值约为2Ω～3Ω，额定电流为2A
电流表A1	量程为0.6A，内阻为2Ω
电流表A2	量程为3A，内阻约为0.4Ω
滑动变阻器R′	阻值为0～10Ω
定值电阻R1	R1=8Ω
定值电阻R2	R2=160Ω
电池组E	电动势为9V，内阻很小

Answer 1

分析：（1）测量线圈自感很大，连接实物图时要考虑到保护电路，通过对电压和电流的分析，选择滑动变阻器的连接方式．
（2）实验中要保护电流表A₁，从而判断先断开哪个电键．
（3）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．
（4）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．根据两个电流表示数的关系可求出电感线圈的电阻．

解答：解：（1）测量线圈的电阻一般采用伏安法，为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，可与电表串联一个开关． 由于待测线圈L的阻值约为2～3Ω，额定电流为2A，最大电压为4～6V，而电源电动势为9V，滑动变阻器只有9Ω，所以必须采用分压电路，电流表外接电路进行测量，电路如图所示．
（2）实验结束时为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，应先断开开关S₂
（3）采用已知内阻的小量程电流表A₁替代电压表测量电压，需要串联一个电阻，使电压表的量程大于等于线圈上的额定电压，
所以需串联：R=

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8Ω的R₁．
（4）由I₁（R₁+r₁）=（I₂-I₁）R_L
得：RL=

I1

I2-I1

?(R1+r1)
从I₁--I₂图象上选取一组数据，如（0.4，2.0）代入公式得：RL=

0.4

2-0.4

(8+2)Ω=2.5Ω．
故答案为：（1）如图所示；（2）S₂；（3）R₁；（4）2.5Ω（2.3Ω～2.6Ω）

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．