《电磁学》赵凯华陈熙谋No3chapter答案

内容发布更新时间 : 2024/12/23 23:22:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《电磁学》思考题和计算题 第三章

?U?AB?I2R2??R2(r?R1)?R2RV/(RV?R2)??1?11?R2?1(r?R1)???R?R??RV2??V

可见并入伏特计后对原电路的电流和电压都有一定的影响。 读出的电压值并不等于原来要测量的值。 只有当RV>>R2时,所测值较为准确。 8、

为了测量电路中的电流强度,必须把电路断开,将安培计接入,如图所示,安培

计有一定的内阻,问:

(1) 将安培计接入电路后,是否会改变原来电路中的电流? (2) 这样读出的电流值是不是原来要测量的值? (3) 在什么条件下测量较为准确? 答:未接入安培计时,电路中的电流为 I?A R1

R2

?R1?R2?r

,改变原来电路中的电流。

安培计接入电路后,电路中的电流为 I??读出的电流值不是原来要测量的值。

?R1?R2?RA?r只有当RA<

测量电阻的一种方法是在电阻上加上一定的电压,用伏特计测出电阻两端的电压

Ux,同时用安培计测出通过电阻的电流强度Ix,由公式R=Ux/Ix算出待测电阻的阻值。这种测量方法叫做伏安法。用伏安法测量电阻时,电路的连接方法有两种,如附图a 、b所示。由于安培计、伏特计都有一定的内阻,这样测出的值是准确的吗?如果安培计的内阻RA=5.0Ω,伏特计的内阻RV=2.0kΩ,采用哪一种联接方法测量误差较小?若R大约为10Ω,采用哪种联接较好?

图a UA Ux A Rx V A 图b

Ix IV Rx V U答: (1)在图a中,Rx?U?IARA,在图b中,Rx?。可见Rx并不等于

IAIA?U/RVU/IA, 因此用Rx=U/IA来计算Rx并不准确。

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《电磁学》思考题和计算题 第三章

(2)当Rx>>RA时,用图a的联接方法测量误差较小。 U?IA?Rx?RA??IARx?Rx?U IA当Rx<

IA?Ix?U11UU?U(?)??Rx? RVRxRVRxIA (3)R=10Ω时,采用图b方法较好。

10、 测量一个灯泡(标称220V50W)在220V电压下所消耗的功率。已知伏

特计的灵敏度为1000Ω/V,安培计的内阻为0.1Ω,问安培计和伏特计应按图a还是按图b联接,可使测量的误差较小?

A × V a 2

× V A b

答:灯泡电阻为R=U/P=968Ω,RA=0.1Ω,选用伏特计量程为0~250V,则RV

=25000Ω。

接a电路时,电流表有分压作用, ?P?IAUA?IARA?0.005W

2 接b电路时,电压表有分流作用, ?P?UA/RV?0.0002W 误差较小。

211、 把一个表头改装成安培计,其量程和内阻是加大还是减小?能不能改装出量程比

原来的表头更小的安培计?

答:把表头改装成安培计,采用分路分流的办法。用一个比表头电阻低的电阻与表头并联,

从而得到一个内阻减小,量程扩大的安培计。由于表头的设计是按通过表头的额定电流值来确定的,将电阻与表头串联或并联都不能改变其内部结构,故不改变其额定电流,因此不能改装出量程比原来更小的安培计。

12、 要把一个表头G改装成多个量程的安培计,有两种方式:

(1) 如图a所示,表头通过波段开关和不同的分流电阻Rs1、

Rs2…并联。这种电路叫做开路转换式。

(2) 如图b所示,电阻R1、R2…与表头联成一个闭合回路,

从不同的地方引出抽头。选择联接表头的两个抽头之一为公共端,它和其他任何一个抽头配合,得到一种量程的安培计。这种电路叫做闭路抽头式。

R1 R2 R3 101

公共端 I1 I2 I3

G Rs1 Rs2 Rs3 I1 I2 I3 Ig a G b

《电磁学》思考题和计算题 第三章

试比较这两种电路的优缺点。

答:开路转换式的优点是,各量程的分流电阻是独立的,各量程之间互不影响,便于调整。

但电路的误差和阻尼时间随各量程分流电阻阻值改变而变化;同时由于各转换装置的接触电阻包括在测量电路之内,所以仪表误差不稳定。最大缺点是当转换开关K接触不良,或者造成分流电阻断路时,将会有很大的电流通过表头而将表头烧毁。使用时不够安全。

闭路抽头式电路的最大优点是使用安全。当转换开关接触不良时,表头仅有极小的电流通过。若转换开关造成分流电阻断路,表头没有电流通过;与仪表测量机构形成闭合回路的电阻值不随量程改变而变化。因此仪表的阻尼时间是不变化的。由于量程转换开关方式引起的接触电阻与分流电阻的阻值无关,只串联在电路中,所以引起的误差极小。闭路抽头式电路的缺点主要是分流电阻中某一电阻阻值的变化,不同程度的影响各量程,因此调整误差有一定的困难。一般要经过几次反复才能将各量程的阻值调整好。 13、附图中所示是一个由表头G改装成的多量程伏特计的电路。每个抽头与公共端组成一种量程。U1、U2、U3三个量程中哪个最大?哪个最小?各档的满度电流是否相同?使用各档时,表头上的电压降是否一样?

G 答:(1)伏特计的电压扩程 U?Ig(Rm?Rg)

各量程的大小取决于扩程电阻阻值的大小。

U3>U2>U1

公共端 U1 U2 U3 Rm1 Rm2 Rm3

(2)表头内阻与各量程的扩程电阻串联,各档的满度电流Ig相同。 (3)使用各档时,Ig及Rg一定,Ug=IgRg相同

D 14、(1)若在附图中所示的电桥电路中分别在a、b、c、d处断

了,当滑动头C在AB上滑动时,检流计的指针各有何表现? (2)若当滑动头C在AB上无论如何滑动,检流计都不偏转,这时用一伏特计联在CD间,发现伏特计有偏转,能否判断是哪根导线断了?

答:(1)若a 处断开,UD>UC,C从A→B时,电流从大→小; 若b 处断开,UD

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b d a A C B c ε,r R A C G εx B

《电磁学》思考题和计算题 第三章

势相等,滑动头C在AB上能否找到平衡点? 答:设C点为平衡点。按照平衡条件 ?x?RAC

?RAB?R?r 若εx=ε

RAC?1 这是不可能的。所以此时AB上不能找到平衡点。

RAB?R?r16、在上题中, 若ε和εx的电动势分别为2.0V和1.5V,RAB=10Ω.为了找到平衡点,对

R的数值有什么限制?

答:UAB=IRAB≥εx 即I≥εx/RAB=0.15A

由全电路欧姆定律得 I=ε/(R+RAB) R≤3.3Ω 17、在附图中,T是平衡点,若将滑动头C分别与D或S点

接触,通过检流计的电流方向如何? 答:C在平衡点T时检流计中无电流。UAT=εx

当C与D接触时,UAD<εx,通过检流计的电流从左→右; 当C与S接触时,UAS>εx,通过检流计的电流从右→左。 18、若在附图中a处的导线断了,当滑动头C在AB间滑动

时,将会观察到检流指针有何表现?若在b处的导线断了,情况如何?

ε,r R A DTS C G εx B

ε,r R a

答:若在a 处断开,有电流通过检流计,当C从A→时, 通过检流计的电流由小→大,方向为左→右; 若在b处断开,检流计中无电流通过。

19、用电位差计测量电路中两点之间的电压应如何进行?

A C ╳ B

b G εx 答:(1)联接电路。按标记将供电电源、标准电池、检流计、待测电路接好。注意正负标

记,供电电源的电动势应大于标准电池的电动势和待测电路的电压值。 (2)校准。将转换开关拨到“标准”,把标准电池接入补偿回路,调整制流电阻,使

检流计指针没有偏转,此时工作电流即为标准值。

(3) 测量。固定制流电阻,将开关拨到“未知”,把待测电路接入补偿电路,找到平

衡位置,即可从仪器上直接读出待测电路两点间的电压。

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《电磁学》思考题和计算题 第三章

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 习题: 1、

6V、2Ω的灯泡用12V的直流电源,后者的内阻为0.5Ω,问应串联多大的电

阻?

解:设串联电阻为R。由全电路的欧姆定律 I?UU?0 R=1.5Ω

R0?R?rR02、 四个电阻均为6.0Ω的灯泡,工作电压为12V,把它们并联起来接到一个电动势

为12V,内阻为0.20Ω的电源上,问: (1) 开一盏灯时,此灯两端的电压多大? (2) 四盏灯全开时,灯两端的电压多大? 解:(1)开一盏灯时,I??R?r?1.93A U?IR?11.6V

(2)开四盏灯时,I???R?r4?7.06A U??I?R?10.6V 电压下降

3、

附图中伏特计的内阻为300Ω,在开关K未合上时,其电压读数为1.49V,开关300Ω V 合上时其读数为1.46V,求电源的电动势和内阻。

解:K断开时 I1??RV?r U1?I1RV??RV?rK RV

100Ω ε,r K闭合时 I2??RVR?rRV?RRVRRVR?? U2?I2

RV?R(RV?R)r?RVR解得 ??RVU1U2R???U1??1.5V r?V?2.07? (RV?R)U2?RU1U14、 为使一圆柱形长导体棒的电阻不随温度变化,可将两相同截面的碳棒和铁棒串联

起来。问两棒长度之比应为若干? 解:若使整个导体电阻不随温度变化,应有 ?0Fe?Fet??0?ct 5、

?0Fe?cl?1l40 ???R???Fe?0??0?Fe40Slc?0Fe1变阻器可用作分压器,用法如附图所示。U是输入电压,R是变阻器的全电阻,r

是负载电阻,c是R上的滑动接头。滑动c,可以在负载上得到从0到U之间的任何电压Ur。设R的长度ab=l,R上各处单位长度的电阻都相同,a、c之间的长度ac=x,求

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