(2006第十六届初中应用物理知识竞赛复赛)育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表,图3中所示...
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(2006第十六届初中应用物理知识竞赛复赛)育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表,图3中所示为其中两个量程的测试电路,G为灵敏电流表,其内阻RG=100 Ω、电流灵敏度(即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流)U=100μA,R为可调电阻,阻值变化范围为0~5 kΩ,Rl和R2为定值电阻,R1=15 Ω,R2=ll kΩ,E为1.5V干电池,S为量程选择开关。测量时把待测电阻两端分别与A、B两端相接。为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值,需在表盘上重新标注示数。请回答:
(1)在指针满偏处,盘面应标注的示数是多少?
(2)当A、B间断开时,指针所指的位置处,盘面应标注的示数是多少?
(3)开关分别置于1和2位置时,在表盘正中间位置处应标注的示数各是多少?请简要说明理由。
(4)该欧姆表表盘上的刻度是否均匀?请从电路原理上说明理由。
【回答】
(1)A、B两端直接连接在一起时(RAB = 0),调节滑动变阻器使灵敏电流表指针满偏,则指针所指处盘面上应标注的示数为0。
(2)当A、B断开时,电阻应为无穷大,这时指针所指位置的示数应标∞。
(3)开关置于2时,且将A、B短接时表针满偏,则R + RG + R2 = 1.5V/100μA = 15kΩ,若在A、B间接一电阻Rx,且刚好使表针指在表盘中间位置,这时电路中的电流为满偏时的一半,电路中的总电阻为满偏时的2倍,即Rx = R + RG + R2 = 15kΩ,所以该档位表盘中间示数应为15kΩ。
开关置于1时,且将A、B短接时表针满偏,这时电路中总电阻为
= 15 Ω,同理若在A、B间接一电阻Rx,且刚好使表针指在表盘中间位置,这时电路中的电流为满偏时的一半,电路中的总电阻为满偏时的2倍,即Rx= = 15 Ω,所以该档位表盘中间示数应为15Ω。
(3)欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。理由:用R0表示A、B短接时电路中总电阻,测量电阻Rx时,电路中电流 I = U/(R0+Rx),可见I与Rx不成正比,所以欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。
知识点:物理竞赛
题型:计算题
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