检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器.可供使用器材如下:
A.待测滑动变阻器Rx,全电阻约5Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)
B.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.6Ω C.电流表A2,量程3A,内阻约0.12Ω
D.电压表V1,量程15V,内阻约15KΩ E.电压表V2,量程3V,内阻约3KΩ
F.滑动变阻器R,全电阻约20Ω G.直流电源E,电动势3V,内阻不计
H.毫米刻度尺 I.电键S导线若干
(1)用伏安法测定Rx的全电阻值,所选电流表______(填“A1”或“A2”),所选电压表为______(填“V1”或“V2”).
(2)画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将图中实物连接成测量电路.
(3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的总长度,在不破坏变阻器的前提下,课外活动小组的同学设计了一个小实验.已知滑动变阻器使用电阻丝的电阻率ρ.
主要操作步骤:
①数出变阻器线圈表层缠绕匝数n;用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度L,可得电阻丝的直径为______;从而算出电阻丝的横截面积为______
②根据伏安法测出电阻丝的电阻值R,可写出绕制这个滑动变阻器电阻丝的长度的表达式:______.(用题中所给的字母表达)
(1)根据欧姆定律估算出通过待测电阻的最大电流为I=
=U R
A=0.6A,所以电流表应选3 5
,因为电源电动势为3V,所以电压表应选A 1
.V 2
(2)由于
>R V R x
,所以电流表应用外接法,R x R A
滑动变阻器可以用分压式,电路图如图1所示,
若用限流式接法,根据闭合电路欧姆定律估算出电路中需要的最大电阻为
=R max
=E
I1 3 A
Ω=15Ω,因其小于滑动变阻器的全电阻,所以可以用限流式接法,电路图如图2所示.3
×0.61 3
(3)①电阻丝的直径d=
,根据s=π(L n d 2
可得s=) 2
.πL2 4n2
②根据R=
,可得电阻丝长度l=ρL s RπL2 4ρn2
故答案为(1)
,A 1 V 2
(2)如图所示
(3)①
,②L n
,③πL 2 4 n 2 RπL2 4ρn2