高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3-12 4页

3.4　多用电表电路分析与设计学习目标重点难点1．掌握电压表的改装原理，并能够进行有关的计算。2．掌握电流表的改装原理，并能够进行有关计算。重点：电压表、电流表的改装。难点：多量程电表的改装。1．多用电表测电压电路多用电表表头是一个小量程电流表，一般微安电流表的内阻Rg为几百欧姆到几千欧姆，它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。由欧姆定律可知，它能承受的最大电压Ug仅为几毫伏到几十毫伏。当把电流表改装为量程为U的电压表时，应当串联一个电阻R，该电阻起分压作用，因此叫分压电阻，U＝Ug＋UR，即U＝Ig(Rg＋R)。预习交流1两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表V1、V2，如将两表串联起来后去测某一线路的电压，则两只表(　　)。A．读数相同　　　　　　B．指针偏转的角度相同C．量程大的电压表读数大D．量程大的电压表读数小答案：BC2．多用电表测电流电路当把电流表改装成量程为I的电流表时，应当并联一个电阻，该电阻起分流作用，因此叫分流电阻，I＝Ig＋IR，即。预习交流2表头改装成量程为I的电流表后，指针满偏时流过表头的电流是否仍是Ig？用此电流表测量某电流时，若指针在满刻度的一半处，则读数是否为Ig/2?答案：表头改装成电流表后，指针满偏时流过表头的电流仍是Ig。将此改装表测量的电流读数应为I/2而非Ig/2，因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。一、将表头改装成电压表(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大？(2)如何将表头改装成电压表？答案：(1)利用表头能够测量的最大电流是Ig，最大电压是Ug＝IgRg。 (2)将表头改装成电压表①原理：表头G的额定电压Ug较小，如果用于测电压，其量程太小，要想量度较大的电压，可以给电流表串联一个电阻R，分担一部分电压，R称为分压电阻，如图所示。②分压电阻的计算由串联电路的特点得：，解得：R＝。若电压扩大量程的倍数n＝，则R＝(n－1)Rg。为使用方便，实验室中的电压表通常有两个量程，如图所示为表头G改装成两个量程0～3V、0～15V的电压表的电路图，问：(1)公共端A应该接正接线柱还是负接线柱？图中使用A、B两接头时是哪一个量程？(2)已知R2是阻值为24kΩ的电阻，表头G的内阻为500Ω，则R1的阻值和灵敏电流表的满偏电流各是多少？答案：(1)负接线柱　0～3V量程　(2)5.5kΩ解析：(1)因为电压表使用时电流从正接线柱流进、负接线柱流出，公共端A应该接负接线柱。图中使用A、B两接头时，R1作为分压电阻，接A、C两头时，R1和R2串联作为分压电阻，根据串联电路电压分配与电阻成正比，使用A、B两接头时是小量程，即0～3V量程。(2)设电流计的满偏电流为Ig，内阻为rg，则应有：3V＝Ig(rg＋R1)15V＝Ig(rg＋R1＋R2)联立可得R1＝5.5kΩ，Ig＝0.5×10－3A＝500μA。电压表是由小量程电流表串联大电阻改装而成的，因此电压表的内阻都比较大，通常量程越大，内阻也越大。在有些问题中我们把电压表的电阻视做无穷大，即为理想电压表，这种电压表的接入对原电路无影响。但在有些问题中，电压表只能作为大电阻处理，这时电压表的接入将影响原来的电路。二、将表头改装成大量程电流表 如何将小量程的表头改装成大量程的电流表？答案：(1)原理：要量度比较大的电流，可以给电流表并联一个分流电阻，即扩大了电流表的量程，如图所示。(2)分流电阻的计算由并联电路特点得：(I－Ig)R＝IgRg，即R＝Rg＝Rg。若电流表扩大量程的倍数n＝，则R＝Rg。有一只量程为1mA的电流表，刻度盘共有50格，若给它并联一个0.01Ω的电阻，则可将它改装成一个量程为1A的电流表。若要把这个量程为1mA的电流表改装成一个量程为10V的电压表，应在电流表上串接一个________Ω的电阻。将这个电压表接在某段电路上，指针偏转40格，这段电路两端的电压是________V。答案：9990　8解析：将电流表并联一分流电阻，可改装成一较大量程的电流表，设量程为I，则IgRg＝(I－Ig)R，得Rg＝R＝×0.01Ω＝9.99Ω。将电流表改装成电压表，则需串联一分压电阻，设为R，则U＝Ig(Rg＋R)，得R＝－Rg＝9990Ω。当电压表指针偏转40格，按比例这段电阻两端电压U＝0.8×10V＝8V。(1)电表改装之后，表头的三个参量Ig、Ug和Rg是不变的，量程发生了变化是因为有电阻分了电压或电流。(2)电表的改装本质上是电阻的串、并联问题，进行计算时只要把表头G看成一个电阻Rg即可，切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。1．把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是(　　)。A．改装的原理是串联电阻有分压作用B．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C．改装后原电流表自身的电阻也增大了百度文库-让每个人平等地提升自我D．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不可能增大答案：AD2．用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为0～5V和0～10 V的电压表，串联后接在12V的电压上，则(　　)。A．两表的电压示数相同，均为6VB．两表头的指针的偏角相同C．两表头的指针的偏角不相同D．两表的电压示数不同答案：BD解析：由于两个电压表是用相同的电流表改装的，当两个电压表串联使用时，通过两表的电流是相同的，所以表头指针偏转的角度是相同的，刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压，所以其示数是不同的。3．将量程为3.0V、内阻为10kΩ的电压表，改装成量程为30V的电压表，应________联________的电阻。答案：串　90kΩ解析：要想增大电压表量程，就应在电压表上串联分压电阻R，使得表头的分压减小，从而增大量程。Ug＝3.0V，Rg＝10kΩ，改装后量程U＝30V。需串联的分压电阻为R。由IgR＋IgRg＝U得，R＝－Rg＝(－1)Rg＝(－1)Rg＝90kΩ。4.如图所示，一量程为0～100μA的电流表，内阻为100Ω，表盘刻度均匀，现串联一个9900Ω的电阻将它改装成电压表，则该电压表的量程是________V。用它来测量电压时，表盘指针位置如图所示。此时电压表的读数大小为________V。答案：0～1　0.80解析：灵敏电流表与一较大的电阻串联即可改装为量程较大的电压表。根据R＝有：U＝IgR＋IgRg＝10－4×(100＋9900)V＝1V。此时指针所表示的电压为0.80V。5．一个电流表的电阻RA为0.18Ω，最大最程为10A，刻度盘分为100个刻度。现将其最大量程扩大为100A，需________联一个________Ω的电阻，此时刻度盘每个刻度表示________A；新的电流表的内阻为________Ω。答案：并　0.02　1　0.018解析：扩大电流表的量程需并联电阻。因IARA＝(100A－IA)R，R＝＝Ω＝0.02Ω。新电流表的内阻R′＝＝0.018Ω。