一位爱思考的同学想用小量程电流表改作能直接测量电阻的“欧姆表”,设计电路如图所示。查有关资料得知:电源电压U为9V且不变,电流表G的内阻为20Ω,满偏电流(即其量程)为3mA。设计思路是:用红表笔和黑表笔去接触不同阻值的电阻器时,电流表就会有不同的示数,阻值一定,电流表的示数也一定。故可用电流表的示数来反应被测电阻的大小。据此,这位同学通过计算和实验完成了对电流表刻度盘的改造(即将刻度盘改成了以“Ω”为单位的刻度盘)。请你思考:
(1)红、黑表笔直接接触,此时指针偏转角度最大(满偏)。此时,刻度盘上对应的电阻值应为___________Ω;
(2)定值电阻R的阻值大小是:R=_________Ω;
(3)这个“欧姆表”刻度盘上的中间处的刻度值(中值电阻)是__________Ω;
(4)实际中的电源并不是理想电源,其内阻会发生一定的变化,从而造成红、黑表笔直接接触时,指针并不恰好满偏位置。对此,请改变图中的一个元件大小,并增加一个元件,从而比较方便地解决这个问题。答:________________。
解析:
(1)表盘刻度值对应两表笔间所接电阻的大小。直接相接,其间电阻为0
(2)当两表笔直接相接时,原电路为R与电流表、电源的串联电路。此时电路电流最大,达其满偏电流。故此时电路的总电阻是(欧姆表的内阻):
R总1= | U | = | 9V | =3000Ω |
I满 | 3×10-3A |
定值电阻R的大小是:
R=R总-RA=3000Ω-20Ω=2980Ω
(3)所接电阻为中值电阻时,指针指向中间,即电路中电流为:
I中= | 1 | I满= | 1 | ×3×10-3A=1.5×10-3A |
2 | 2 |
此时电阻的总电阻为:
R总2= | U | = | 9V | =6000Ω |
I中 | 1.5×10-3A |
故,其中值电阻是:
R中=R总2-R总1=6000Ω-3000Ω=3000Ω
(4)减小R的阻值,同时串联一个合适的滑动变阻器即可。
答案:
(1)0
(2)2980
(3)3000
(4)减小R的阻值,同时串联一个合适的滑动变阻器
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