例7.从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷,有尽可能高
(1)画出电路图,标明利用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式r1=________________,式中各符号的意义是____________________________________。
解析:分析题意知道需测量电流表A1的内阻,按常规思想应用伏安法,将电压表并联在待测电流表两端,但经分析即使该电流表满偏时两端电压仅为0.4V,远小于10V量程。这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱”
根据所列仪器的特点,电流表A2内阻已知,由此可采用两电流表并联,因为两电流表两端电压相等即可省去电压的测量,从而减小实验误差,由I2r2=
I1r1得r1=
12
2 I r
I
此题也可理解为“将已知内阻的电流表A2当成电压表使用”。这实际也是伏
安法的一种推广形式。
练习
1.有一根细长而均匀的金属材料样品,截面为外方(正方形)内圆,如图所示。此金属材料质量约为0.1~0.2kg,长约30cm,电阻约为10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ,密度为0
ρ。因管线内径太小,无法直接测量,请根据以下器材,设计一个实验方案测量其内径d。A.毫米刻度尺B.螺旋测微器C.电流表(600mA,10Ω)D.电流表(3A,0.1Ω)E.电压表(3V,6kΩ)F.滑动变阻器(2 kΩ,0.5A)G.滑动变阻器(10Ω,2A)H.直流稳压电源(6V,0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1)除待测金属材料外,应选用的实验器材有。(只填代号字母)(2)画出你设计方案的实验电路图,并把所选仪器连成实际测量电路。
(3)用已知的物理常量和所测得的物理量,推导出计算金属管线内径d的表达式。
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