(11分)现用伏安法研究某电子器件(5V,2.25W)的伏安特性曲线,要求伏安特性曲线尽可能完整,备有下列器材:
A.直流电源(6V,内阻不计); B.电流表 (满偏电流=3mA,内阻=10Ω);
C.电流表 (0~0.6A,内阻未知); D.滑动变阻器(0~20Ω,5A);
E.滑动变阻器(0~200Ω,1A); F.定值电阻(阻值1990Ω);
G.单刀开关一个与导线若干;
(1)根据题目提供的实验器材,请你在方框中设计出测量电子器件伏安特性曲线的电路原理图(可用电阻符号表示).
(2)在实验中,为了操作方便且伏安特性曲线尽可能完整,滑动变阻器应选用 .(填写器材前面字母序号)
(3)上述电子器件的伏安特性曲线如图甲,将它和滑动变阻器串联接入如图乙所示的电路中.调节滑动变阻器使电源输出功率最大,已知电源的电动势E=6.0V,电源的内阻r=15Ω,滑动变阻器阻值范围0~20Ω,则此时接入电路的阻值为 Ω.
(1)如下图 (2)D (3)
题目分析:(1)由于器材中无电压表,可考虑将电流表G与定值电阻串联来进行改装:由于改装后电压表量程为,所以可行;根据可知,待测电阻电阻为,满足,所以电流表应用外接法;由于实验要求电流从零调,所以变阻器应采用分压式接法,电路图如上图所示.
(2)由于采用分压式接法时,变阻器的电阻越小调节越方便,所以变阻器应选D;
(3)在I-U图象中同时作出表示电源的I-U图线如图所示:
则两图线交点坐标分别为:U=1.8V(1.5V~2.0V),I=0.28A(0.25A~0.30A),所以,(4~8)再根据电源的输出功率最大时应满足:,解得(7~11)