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3-1.doc

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，uugur，即 uig(rgr)。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，iigir，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ugigrg。(2)将表头改装成电压表原理：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。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(n1)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03 v、015 v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24 k的电阻，表头g的内阻为500 ，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03 v量程(2)5.5 k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03 v量程。(2)设电流计的满偏电流为ig，内阻为rg，则应有：3 vig(rgr1)15 vig(rgr1r2)联立可得r15.5 k，ig0.5103 a500 a。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：(iig)rigrg，即rrgrg。若电流表扩大量程的倍数n，则rrg。有一只量程为1 ma的电流表，刻度盘共有50格，若给它并联一个0.01 的电阻，则可将它改装成一个量程为1 a的电流表。若要把这个量程为1 ma的电流表改装成一个量程为10 v的电压表，应在电流表上串接一个_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：9 9908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(iig)r，得rgr0.01 9.99 。将电流表改装成电压表，则需串联一分压电阻，设为r，则uig(rgr)，得rrg9 990 。当电压表指针偏转40格，按比例这段电阻两端电压u0.810 v8 v。(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05 v和010 v的电压表，串联后接在12 v的电压上，则()。a两表的电压示数相同，均为6 vb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3.0 v、内阻为10 k的电压表，改装成量程为30 v的电压表，应_联_的电阻。答案：串90 k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。ug3.0 v，rg10 k，改装后量程u30 v。需串联的分压电阻为r。由igrigrgu得，rrg(1)rg(1)rg90 k。4. 如图所示，一量程为0100 a的电流表，内阻为100 ，表盘刻度均匀，现串联一个9 900 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：010.80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：uigrigrg104(1009 900)v1 v。此时指针所表示的电压为0.80 v。5一个电流表的电阻ra为0.18 ，最大最程为10 a，刻