人教版高中物理選修3-1談電壓表與電流表的改裝1

高中物理學(xué)習(xí)材料金戈鐵騎整理制作談電壓表與電流表的改裝電流表和電壓表做為一個電學(xué)中的基本測量工具在高中階段經(jīng)常被我們所用。在高考試卷中，大多數(shù)題目都是因為電表的接入導(dǎo)致了電路的變化以及由此而引起的測量誤差。要想從根本上解決這些問題，必須弄清楚電表的結(jié)構(gòu)和工作原理：1、電表的結(jié)構(gòu)和工作原理常用的電流表和電壓表都是由量程較小的靈敏電流計（俗稱表頭G）改裝而成的。主要結(jié)構(gòu)是永磁鐵和放入其中的可轉(zhuǎn)動的線圈及固定刻度盤組成。工作原理:是當(dāng)線圈中通入電流時，線圈在磁場力的作用下帶著指針一起偏轉(zhuǎn)。電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，即指針偏轉(zhuǎn)的角度與通過線圈的電流成正比。其數(shù)值通過指針指示刻度盤上的刻度來確定。（刻度盤上的刻度是均勻的）2、靈敏電流計（俗稱表頭）的三個參數(shù)表頭的內(nèi)阻Rg：組成表頭的元件的電阻，主要為線圈的電阻。表頭的滿偏電流Ig：指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時流經(jīng)表頭的電流。表頭的滿偏電壓Ug：表頭通過滿偏電流Ig時，加在表頭兩端的最大電壓，由歐姆定律知Ug=IgRgo3、電壓表和電流表改裝的原理：分別為電路的串聯(lián)分壓原理和并聯(lián)分流原理。4、電壓表和電流表量程的定義：電壓表的量程:當(dāng)通過表頭的電流為Ig，表頭兩端的電壓為Ug時，指針指示的刻度盤的最大電壓值。電流表的量程：當(dāng)表頭通過的電流為Ig，指針指示的刻度盤上的電流的最大值.甘卜^]TOC\o"1-5"\h\z5、電壓表的改裝過程：―二’改裝前，如圖1所示圖]!Is跑[尺:r--u^%[IU*■圖2

電壓表改裝中，如圖2所示說明：由歐姆定律知：Ug=IgRg令電壓表量程擴(kuò)大的倍數(shù)為n則：n=U/U——⑴g由串聯(lián)電路的特點(diǎn)得：U=IgRg+IgR（2）聯(lián)立（1）（2）解得：R=（n-l）Rg（R為分壓電阻）即電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時，需要串聯(lián)的分壓電阻R=（n-l）Rg電壓表改裝后，如圖3所示。區(qū)—紂說明：Rv二Rg+R、U=Ug+U此時指針指在刻度盤的R圖3最大值，刻度盤上的每一個刻度都變?yōu)樵瓉淼膎倍，需要重新標(biāo)識。改裝后的電壓表的三個參數(shù)為：允許通過的最大電流I=Ig允測量的最大電壓（量程）為U=nUg電壓表的內(nèi)阻為Rv=nRg由改裝后的電壓表的分壓電阻R=（n-l）Rg可知，電壓表的量程越大，其分壓電阻越大，電壓表的內(nèi)阻越大。因此通常電路當(dāng)中的電壓表如果沒有特殊的說明，則可以認(rèn)為電壓表內(nèi)阻無窮大，也就是平時說的理想電壓表。改畫等效電路時，電壓表相當(dāng)于斷路。如果知道電壓表的內(nèi)阻，既可以把電壓表當(dāng)成一個能顯示自身兩端電壓的大電阻，也可以當(dāng)成電流表使用。但在分析由于電表的接入而引起的系統(tǒng)誤差時，電壓表是不能忽略其內(nèi)阻的。改裝電壓表的校正：用改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)后接入電路，從小到大依次進(jìn)行校正，所以校正電路一定要選擇分壓式電路。如果在校正的過程中始終出現(xiàn)改裝的電壓表示數(shù)總是偏大，說明通過表頭的電流過大，我們只要在分壓電阻上串聯(lián)一個很小的電阻就可以了。反之，示數(shù)偏小，只要在分壓電阻上并聯(lián)一個較大的電阻就可以了。圖q6、電流表的改裝過程圖q改裝前，如圖1所示電流表改裝中，如圖4所示說明：由歐姆定律知：Ug=IgRg令電流表量程擴(kuò)大的倍數(shù)為n則：n=I/I——（1）gTOC\o"1-5"\h\z由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得：IgRg=（ITg）R（2）廠、縣［二fa）尺也〉￥聯(lián)立（1）（2）解得:R=Rg/（n-1）（R為分流電阻）［1U1即電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時，需要并聯(lián)的分流劭電阻R=Rg/（n-1）電流表改裝后，如圖5所示。說明：R=RRg/（Rg+R）I=Ig+I「此時指針指在刻度盤的最大值，刻度盤上的每一個刻度都變?yōu)樵瓉淼膎倍，需要重新標(biāo)識。改裝后電流表的三個參數(shù)為：

允許加的最大電壓U=IgRg允測量的最大電流（量程）為I=nIg電流表的內(nèi)阻為R=RRg/（Rg+R）由改裝后的電流表的分流電阻R=Rg/（n-1）可知，電流表的量程越大，其分流電阻越小，電流表的內(nèi)阻越小。因此通常電路當(dāng)中的電流表如果沒有特殊的說明，則可以認(rèn)為電流表內(nèi)阻為零，也就是平時說的理想電流表。改畫等效電路時，電流表相當(dāng)于短路。如果知道內(nèi)阻，既可以把電流表當(dāng)成一個能顯示通過自身電流的小電阻，也可以當(dāng)成量程很小的電壓表或用它改裝成量程較大的電壓表。但在分析由于電表的接入而引起的系統(tǒng)誤差時，電流表是不能忽略其內(nèi)阻的。改裝電流表的校正：用改裝的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)后接入電路，從小到大依次進(jìn)行校正，所以校正電路一定要選擇分壓式電路。如果在校正的過程中始終出現(xiàn)改裝的電流表示數(shù)總是偏大，說明通過表頭的電流過大，我們只要在分流電阻上并聯(lián)一個很大的電阻就可以了。反之，示數(shù)偏小，只要在分流電阻上串聯(lián)一個很小的電阻就可以了。練習(xí)題：1、用兩個完全相同的表頭改裝成兩個量程不同的電壓表，甲的量程大于乙的量程?，F(xiàn)把甲乙兩個電壓表分別串聯(lián)在一起接入電路，哪個表的視數(shù)大？哪個表的指針偏角大？如果把甲乙兩個電壓表并聯(lián)在一起接入電路，上述問題的答案又是什么？答案:1、串聯(lián)，甲的視數(shù)大，偏角相等。并聯(lián)，甲乙視數(shù)相等，乙的偏角大。2、用兩個完全相同的表頭改裝成兩個量程不同的電