問題詳情:
有人設計了下述裝置用以測量線圈的自感係數.在圖復19-4-1中,E為電壓可調的直流電源。K為開關,為待測線圈的自感係數,為線圈的直流電阻,D為理想二極管,為用電阻絲做成的電阻器的電阻,A為電流表。將圖復19-4-1中、之間的電阻線裝進圖復19-4-2所示的試管1內,圖復19-4-2中其它裝置見圖下説明.其中注*器筒5和試管1組成的密閉容器內裝有某種氣體(可視為理想氣體),通過活塞6的上下移動可調節毛細管8中有*液注的初始位置,調節後將閥門10關閉,使兩邊氣體隔開.毛細管8的內直徑為.
已知在壓強不變的條件下,試管中的氣體温度升高1K時,需要吸收的熱量為,大氣壓強為。設試管、三通管、注*器和毛細管皆為絕熱的,電阻絲的熱容不計.當接通電鍵K後,線圈中將產生磁場,已知線圈中儲存的磁場能量,為通過線圈的電流,其值可通過電流表A測量,現利用此裝置及合理的步驟測量的自感係數.
1.簡要寫出此實驗的步驟.
2.用題中所給出的各已知量(、、、、等)及直接測得的量導出的表達式,
【回答】
1.(1)調整活塞6使毛細管8中有*液柱處於適當位置,將閥門10關閉使兩邊氣體隔絕,記下有*液柱的位置;
(2)合上開關,測得電流;
(3)打開開關;
(4)測出有*液體右移的最遠距離;
(5)改變電源電壓,重複測量多次,記下多次的和值。
2.合上開關後,線捆貯有磁場能量,因二極管的存在,中無電流。打開開關後,由於中有感應電動勢,在線圈、電阻器和二極管組成的迴路中有電流通過,最後變為零。在此過程中原來線圈中儲存的磁場能量將轉化為和上放出的熱量,其中上放出的熱量為
(1)
此熱量使試管中的氣體加熱、升温。因為是等壓過程,所以氣體吸熱為
(2)
式中為氣體質量,為其摩爾質量,為温升,因為是等壓過程,設氣體體積改變量為,則由理想氣體狀態方程可得
(3)
而 (4)
由以上各式可得
(5)
知識點:專題七 直流電路和交流電路
題型:計算題