电压表和电流表

教学内容 第五节教学内容 第五节 电压表和电流表电压表和电流表 基础知识精讲基础知识精讲 1 电流表 G 量程较小 主要部件由永久磁铁和可转动线圈构成 通电后 线圈在磁场 力作用下带动指针偏转 指针的偏角 与通过线圈的电流强度 I 成正比 2 内阻 电流表 G 亦称表头 的电阻叫电流表内阻 一般用 Rg表示 电流表 G 的内阻 一般均较大 3 满偏电流 电流表 G 的指针偏转到最大刻度处时的电流叫满偏电流 通常用 Ig表示 4 满偏电压 电流表 G 通过满偏电流时 加在电流表 G 两端的电压为 Ug表示 Ug IgRg 如图 1 所示 电流表 G 的满偏电流 Ig和满偏电压 Ug一般都比较小 5 电压表的改装 如图 2 把表头 G 串联在一个分压电阻 R 即可利用来测量较大电压 成为电压表 若 要使量程扩大 n 倍 有 n 因 所以 R 1 Rg 则需串联电阻 g U U g g U U R UR R UU g g U U R n 1 Rg 此时该电压表内阻 RV R Rg 量程 U Ig RV 6 电流表的改装 如图 3 把表头 G 并联一个分流电阻 R 即可利用来测量较大电流 成为电流表 若要 使量程扩大 n 倍 有 n 因 Ig Rg IR R 所以 R Rg Rg 则需并联电阻 R g I I R g I I R g II I Rg 此时该电流表内阻 RA 量程为 I Ig 1 1 n g g RR RR R RI gg 重点难点解析重点难点解析 重难点 对电压表和电流表的改装 例 1 测量一个阻值约为 25k 的电阻阻值 备有下列器材 A 电流表 量程 100 A 内阻 2k B 电流表 量程 500 A 内阻 300 C 电压表 量程 10V 内阻 100k D 电压表 量程 50V 内阻 500k E 直流电源 电动势 15V 允许最大电流 1A F 滑动变阻器 最大电阻 1k 额定功率 1W G 导线若干 电压表应选 电流表应选 解析解析 电压表 D 的量程是 50V 大于电源的电动势 15V 接在电路上不致使电压表烧毁 好像应该选 D 合适 但用 D 电压表时 实际读数的最大值还达不到量程的 1 3 所以选 D 不 恰当 那么选 C 电压表 C 的量程小于电源电动势 好像会被烧毁 如果我们采用变阻器的分 压式接法和电流表的内接法 则选择电压表 C 是恰当的 因为 Im 4 10 4 A x m R U 4 105 2 10 所以电流表应选 B 评注评注 此题告诉我们 从安全角度出发 好像选量程大的表安全 但读数误差大 而 量程小的表看似不安全 但通过采用适当的电路连接方式 既可以保证安全 又能满足误 差小的条件 例 2 一电流表 G 的内阻 Rg 10 满偏电流为 Ig 0 02A 现将它改装为量程是 10A 的 电流表 想用 0 03 的电阻作为分流电阻 问应给表头串联多大的电阻 然后再并联上上 述的分流电阻才行 解析解析 首先根据题意画一电路图 如图所示 由图知其电路中的电流和电压的对应关 系如下 I Ig IR IRR IgRg IgR0 由 两式得 R0 4 97 g ggg I RIRII 评注评注 在电表改装时 需要扩大的倍数为已知的情况下 手边用来并联电阻的阻值不 符合设计要求时 常常采用这种办法来满足要求 即选一个合适阻值的电阻与表头串联再与 并联电阻匹配 难题巧解点拨难题巧解点拨 例 一个电压表是由电流表 G 和电阻 R 串联而成 如图所示 若使用中发现电压表的示 数总比准确值稍小一些 采取下列哪种措施可以改进 A 在 R 上串联一个比 R 小得多的电阻B 在 R 上串联一个比 R 大得多的电阻 C 在 R 上并联一个比 R 小得多的电阻D 在 R 上并联一个比 R 大得多的电阻 解析解析 电压表的读数比准确值稍小一些 表明附加的分压电阻 R 稍大一些 只有使 R 的阻值稍稍减小一些 才能使电压表的准确度得以改进 在 R 上再串联一个电阻显然是不行的 并联一个电阻时 由于并联电路的总电阻比任何 一个分电阻都小 可见应该并联一个比 R 大得多的电阻 所以应选择 D 课本难题解答课本难题解答 课本第 139 页 3 电路中的电流 I A 2 5 10 4A V V R U 4 102 5 高电阻两端的电压 UR U UV 110V 5V 105V 高电阻的阻值 R 4 2 105 I UR 4 105 2 105 4 测量 1 5k 的电阻时 应采用乙图的联结方法 因为电流表的电阻比电阻 R 的电 阻小得多 当它与 R 串联时 所分得的电压很小 因此测量结果的误差较小 测量 2 的电阻时 应采用甲图的联结方法 因为电压表的电阻比 R 大得多 当它与 R 并联时 所分得的电流很小 因此测量结果的误差较小 命题趋势分析命题趋势分析 主要是电流表和电压表的扩大量程 典型热点考题典型热点考题 例 1 两个电压表 V1和 V2是由完全相同的电流表改装成的 V1的量程是 5V V2的量程 是 15V 为了测量 15V 20V 的电压 拟将两电压表串联使用 这种情况下 A 两个电压表的读数相等 B 两个电压表的指针偏转角度相等 C 两个电压表的读数和指针偏转角度都不相等 D 两个电压表指针偏转角度之比等于两电压表内阻之比 解析解析 设电流表的内阻为 Rg 满偏电流为 Ig V1的量程为 U1 分压电阻为 R1 V2的量 程为 U2 分压电阻为 R2 则 U1 Ig Rg R1 U2 Ig Rg R2 其中 Rg R1是 V1的内阻 Rg R2是 V2的内阻 两表串联使用时 流进两电压表表头的电流相等 所以两表指针的偏转角一定相等 故 B 对 两电压表的读数跟电压表的内阻成正比 U1 U2 5 15 1 3 Rg R1 Rg R2 1 3 即电压表的读数之比为 1 3 所以 A 错 只有 B 正确 评注评注 此题要求我们深刻理解 把电流表改装成电压表的原理 就是给电流表串联一 个电阻 从而增大电压表的量程 而实际加在电流表上的电压没有变 只是分压电阻分担了 一部分电压 例 2 用伏安法测电阻 所用电流表的内阻 RA 0 1 电压表的内阻 RV 1000 如待 测电阻 Rx 1 应采用的怎样的实验电路 如待测电阻 Rx 500 实验电路图又该怎样 解析解析 Rx 1 时 RV约为 Rx的 1000 倍 而 Rx大约是 RA的 10 倍 可见 待测电阻与 电压内阻比较 属于 小 电阻 电压表与 Rx并联 分流作用引起的误差在千分之一左右 故应采用图 1 所示的实验电路 待测电阻 Rx 500 时 RV约为 Rx的 2 倍 而 Rx差不多是 RA的 5000 倍 可见 待测电阻 与电流表的内阻相比较 属于 大 电阻 电流表与待测电阻串联 分压作用引起的误差 在五千分之一左右 故应采用图 2 所示的实验电路 同步达纲练习同步达纲练习 1 有一个内阻 5 00 最大量程为 10 0mA 的电流表 将它和电动势为 1 00V 内阻可 忽略不计的电池以及阻值为 R 的电阻连接成如图所示的电路 在保证电流表正常工作的情 况下 R 的取值最小是 A 90 B 95 C 100 D 105 2 一电流表 G 的满偏电流 Ig 1mA 内阻 Rg 200 要把它改装成一个量程为 0 5A 的 电流表 则应在电流表上 A 并联一个 0 4 的电阻B 串联一个 0 4 的电阻 C 并联一个 200 的电阻D 串联一个 200 的电阻 3 一电压表由电流表 G 与电阻 R 串联而成 如图所示 若在使用中发现电压表的读数 总比准确值稍小一些 采用下列哪些措施可加以改进 A 在 R 上串联一比 R 小得多的电阻B 在 R 上串联一比 R 大得多的电阻 C 在 R 上并联一比 R 小得多的电阻D 在 R 上并联一比 R 大得多的电阻 4 如图 甲 所示电路中 电流表 A1与 A2内阻不能忽略且内阻数值相同 A2与灯 R1串 联 当电路两端接在电压恒定的电源上时 A1示数为 3A A2示数为 2A 现将 A2改为与灯 R2串联 如图 乙 所示 再接在原来的电源上 设灯泡电阻不随温度变化 那么 A A1的示数必减小 A2的示数必增大B A1的示数必减小 A2的示数必减小 C A1的示数必增大 A2的示数必减小D A1的示数必增大 A2的示数必增大 5 在一块微安表 G 上并联一个电阻 R 就改装成一块安培表 今将该表与标准安培表串 联后去测电流 发现该表的示数总比标准表的示数小 修正的方法为 A 在 R 上并联一个小电阻 B 在 R 上并联一个大电阻 C 将 R 的阻值变大些D 将 R 的阻值变小些 6 如图所示 一电压表和可变电阻器 R 串联后接在一电压恒定的电源两端 如果可变 电阻的阻值减小到原来的 1 4 电压表的示数将由 U 变为 2U 则 A 流过 R 的电流将增大到原来的 2 倍B R 两端的电压将减到原来的 1 2 C R 上消耗的功率将变为原来的 1 2D 当 R 阻值变为零时 电压表示数将增大到 3U 7 一个量程为 15V 的电压表 串联一个 3k 的电阻后 接入 15V 电压的电路中 电压 表的示数为 12V 这个电压表的内阻 Rg 如果把这个电压表改装成量程 为 100V 的电压表 应 联一个阻值为 R 的电阻 8 在下图所示的电路中 电源的内阻不可忽略不计 已知 R1 10 R2 8 S 与 1 连 接时 电流表的示数为 0 2A 将 S 切换到 2 时 可以确定电流表的读数范围是 素质优化训练素质优化训练 1 一电流表满偏电流为 Ig 50 A 内阻 Rg 2k 给它并联一个 0 02 的电阻后 其 量程将达到 A 5mA B 50mA C 0 5A D 5A 2 如图所示 电流表 A 的内电阻不可忽略 R1 R2是两个可变电阻 a b 之间的电压 为 4V 当 R1 R2的值相等时 A 的指针恰好满偏 指针指在刻度盘的最大值处 现在 a b 间的电压变为 3V 若要使 A 的指针仍满偏 则 A 保持 R2不变 增大 R1B 保持 R1不变 增大 R2 C 增大 R2 减小 R1D 无论怎样调节 R1 R2 A 的指针可能达不到满 偏 3 表头的满偏电流为 Ig 满偏电压为 Ug 内阻为 Rg 改装成电流表后 电流量程为 I 电压量程为 U 内阻为 R 则 A R B U IgRgC Ug UD I I Ug R Ug 4 关于电流表 下列叙述中不正确的是 A 电流表必须与电路串联B 电流表所测得的值比真实值小 C 电流表的内阻越大 则测量越准确D 电流表的内阻越小 则测量越准确 5 某学生在测电灯泡的电阻时 不慎把电流表 量程 0 3A 与电压表 量程 250V 的位 置交换了 如图所示 这样将造成 A 电流表烧坏B 电压表烧坏C 灯泡烧坏D 灯泡不亮 6 两个定值电阻 R1 R2串联后 接在输出电压 U 稳定于 12V 的直流电源上 有人把一 个内阻不是远大于 R1 R2的电压表接在 R1的两端 如图所示 电压表的示数为 8V 如果他 把此电压表改接在 R2两端 则电压表的示数将 A 小于 4VB 等于 4V C 大于 4V 小于 8VD 等于或大于 8V 7 两块电压表 V1和 V2是由完全相同的电流表改装成的 V2的量程为 5V V1的量程为 15V 为了测量 15 20V 的电压 把 V1和 V2串联起来使用 在这种情况下 A V1和 V2的读数相等 B V1和 V2的指针偏转角相等 C V1和 V2的读数之比等于两个电压表内阻之比 D V1和 V2的指针偏转角之比等于两个电压表内阻之比 8 某同学用伏安法测金属丝的电阻 已知金属丝的电阻约为 10 提供的实验器材如 下 A 电流表 量程 0 6A 内阻 0 5 B 电流表 量程 3A 内阻 0 5 C 电压表 量程 3V 内阻 6k D 电压表 量程 15V 内阻 30k E 变阻器 阻值 0 1k 额定电流 0 5A F 变阻器 阻值 0 20 额定电流 2A G 蓄电池 6V H 开关一只 导线若干 实验应选用的器材是 生活实际运用生活实际运用 把电流表改装成电压表 改装电流表需要知道满偏电流 满偏电压和内阻 满偏电流 Ig可以从刻度盘上直接读 出 内阻 rg可以用实验方法测出 满偏电压 Ug可以由 Igrg算出 电流表内阻 rg的测量可用 如图 15 40 所示的电路 实验步骤 按图所示电路图连接好电路 合上开关 S1 调整 R 的阻值 使电流表指针 偏转到满偏度 再合上 S2 调整 R 的阻值 使电流表的指针偏转到正好是满偏刻度的一 半 当 R 比 R 大很多时 可认为 rg R 测出电流表的内阻 rg后 算出电流表的满偏电压 Ug 然后算出把它改装成量程为 2V 的电压表应串联多大的电阻 R1 在电阻箱中选出阻值为 R1的电阻与电流表串联 就把电流 表改装成量程是 2V 的电压表了 知识验证实验知识验证实验 一个电流 电压两用电表的结构如图所示 其中电流表 G 的量程是 0 001A 内电阻是 100 R1 9900 R2 1 01 问 1 双刀双掷开关接到哪边是电流表 接到哪边是电压表 2 电流表和电压表的量程各是多大 解析解析 1 双刀双掷开关接到 ab 时 电流表 G 和 R1串联 是电压表 接到 cd 时 电 流表 G 与 R2并联 是电流表 2 电压表的量程为 U Ig Rg R1 0 001 100 9900 V 10V 电流表的量程为 I Ig Ig Ig 1 Ig 0 1A 2 R I 2 R Rg 2 R Rg 评注评注 本题利用双刀双掷开关改变电路的连接方式 要求能通过电路的变换看出电路 的连接方式 同时还要会进行扩大量程的计算 对能力的要求较高 通过这类问题的训练能 提高电路的识别能力 知识探究学习知识探究学习 在 测定金属电阻率 的实验中 已知电阻丝的电阻约 10 左右 现备有下列器材供 选用 A 电流表 量程 0 6A 内阻 0 5 B 电流表 量程 3 0A 内阻 0 1 C 电压表 量程 3 0V 内阻 6k D 电压表 量程 15 0V 内阻 30k E 变阻器 阻值 0 1000 额定电流 1 0A F 变阻器 阻值 0 20 额定电流 2 0A G 蓄电池 6V H 开关 导线等 应该选用的器材是 用相应的字母代表 解析解析 本题的核心是在 A B 中选一个电流表 C D 中选一个电压表 E F 中选一只 滑线变阻器 有的学生片面地认为 电流表的内阻越小越好 电压表的内阻越大越好 滑线变阻器 的电阻调节范围大的好 其实不然 首先应确定实验电路 待测电阻 Rx 10 Rx是电流表 A B 内阻的 20 100 倍 电流 表内阻的分压作用引起的误差约为 0 05 0 01 电压表 C D 的内阻约为 Rx的 600 3000 倍 电压表内阻的分流作用引起的误差约为 0 0017 0 0003 误差都小于千分之二 所以 实验线路应如图 1 所示 再选择电流表 电源电动势为 6V 不考虑电源和电流表的内阻 假定滑线变阻器的电 阻为零 由此估算电路中的电流最大值约为 Im 0 6A 10 6V 所以 电流表应选择 A 也许有人会问 电流表为什么不选择 B 呢 B 的内阻比 A 小 B 的量程也大于 Im 不是 也可以选用吗 事实上 在选择了如图 1 所示的实验电路后 电流表内阻的大小对实验的精 确度已不构成影响 本实验的精确度由电流表的分流作用影响决定 电流表 A 与 B 实际上 是中学生分组实验中经常使用的双量程电流表 它的表面刻度与三个接线柱如图 2 所示 假 设实验中通过电流表的电流在 0 4 0 5A 之间 不难看出 如果你使用 0 3A 的量程 指 针偏角很小 小于满偏角的六分