为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.
【解析】 因为电源电动势为9 V,而待测电阻约为1 000 Ω,所以最大电流Imax<(9/1000) A=9 mA,电流表量程为3.0 A,读数不能超过量程的一半,故电流表舍弃不用.
虽然器材中无电流表可用,但所给电压表的内阻已知,故可将一个电压表视为“电流表”来使用.考虑两电压表的量程大小特点,两电压表的内阻与待测电阻Rx的阻值关系,宜将电压表V1视为“电流表”,且与待测电阻Rx串联,电压表V2测串联后的总电压,这样,测量时两电压表的读数会同时大于其量程的一半.
滑动变阻器总阻值相对待测电阻阻值而言较小,为了调节滑动变阻器时电表读数有明显的变化,只能采用分压接法.
综合以上分析,可设计实验电路如图甲所示,实物连线如图乙所示.
注意:以上测量电路中,电压与电流的测量值等于真实值,不存在系统误差,故电阻的测量值等于真实值。
典例2.(2019•天津理综)现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是 mm。
(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。
电源E(电动势10V,内阻约为10Ω)
电流表A1(量程0~250mA,内阻R1=5Ω)
电流表A2(量程0~300mA,内阻约为5Ω)
滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流2A)
开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=___。从设计原理看,其测量值与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【解析】(1)由图示螺旋测微器可知,其示数为:
0mm 20.0×0.01mm=0.200mm;
(2)由题意可知,所给器材中没有电压表,可以用已知内阻的电流表A1测电压,另一个电流表A2测电流。由于待测电阻的阻值比滑动变阻器的阻值大很多,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,实验电路图如图所示: