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例题:某中学的高二物理实验室在进行电学实验时,需要测量一个定值电阻的阻值。实验器材包括电源(电动势为3V,内阻为1Ω)、电流表(量程为0~0.6A,内阻约为0.5Ω)、电压表(量程为0~3V,内阻约为5kΩ)、开关和若干导线。实验室中还有量程为0.1A、内阻约为5Ω的滑动变阻器可供选择。
要求:
1. 画出实验电路图;
2. 写出实验步骤;
3. 根据实验数据,求出定值电阻的阻值。
解答:
| | A | R | V |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| 电源 | | | |
| 开关S | | | |
| 滑动变阻器R' | | | |
| 导线若干 | | | |
电流表与定值电阻R串联,电压表与定值电阻并联。滑动变阻器R'的作用是调节电路中的电流和电压,以便得到更准确的数据。
2. 实验步骤:
(1)按照电路图连接电路;
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器R',使电流表和电压表的读数分别为I和U;
(3)记录下此时滑动变阻器R'的阻值R';
(4)断开开关S,断开滑动变阻器R';
(5)根据欧姆定律计算定值电阻R的阻值:R = U/I - R'。
3. 根据实验数据,求出定值电阻的阻值:根据实验步骤(2)和欧姆定律,可得:R = U/I = (3V - U)/0.1A = (3V - R')欧姆。其中U为电压表的读数,R'为滑动变阻器此时的阻值。由于题目中给出了电压表和电流表的量程和内阻,可以估算出U和I的值。代入计算即可得到定值电阻的阻值。
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