电表的改装分析

1、电表的原理、改装及应用知识要点梳理知识点一一一电表的改装知识梳理1电流表（表头）小量程的电流表 G是我们常说的“表头”，电流表 G的主要参数有三个： 电流表G的电阻-，通常叫做电流表的内阻； 指针偏转到最大刻度时的电流：，叫做电流表G的满偏电流，也叫电流表 G的量程; 电流表G通过满偏电流时加在它两端的电压一叫做满偏电压，也叫电压量程。由欧姆定律L可知，电流表 G的满偏电流和满偏电压一般都比较小。2.电压表的改装电流表G的电压量程-5-7，当改装成量程为因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示。Vn - 一0电压扩大量程的倍数由串联电路的特点得（务叫即电压扩大量程的倍数为 n时，需要

2、串联的分压电阻电压表的总电阻 亠】一 UU的电压表时，应串联一个电阻R,3.电流表的改装电流表G的量程为 二，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻 R,因为并联电阻R可以起到分流作用，因此叫做分流电阻，已知电流表G满偏电流为 V，扩大量程的电流表满偏电流为I，如图所示。n扩大量程的倍数由并联电路的特点得所以R-人即电流扩大量程的倍数为 n时，需并联的分流电压为:.电流表的总电阻n RRS垃=A R +堆- 。说明： 加在电压表两端的电压等于加在表头两端的电压和加在分压电阻两端的电压之和；通过电流表的电流和流过表头 G的电流不一样。 电压表的量程是指通过表头的电流达到-时加在电压表两端的总

3、电压 U;电流表的量程是指通过表头的电流达到满偏1时，通过表头和分流电阻的电流之和。 由串联分压原理可知：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大，由并联分流原理可 知，并联的分流电阻越小，电流表的量程越大。 实际的电压表内阻不是“ 二”，电流表内阻不是零，它们接入电路进行测量时必对原来的电路有影响。 这是今后我们要注意的， 有时不考虑电表内阻对电路的影响，这是为了研究的方便，认为电压表的内阻是无限大，电流表的内阻为零，这时它们叫做理想电表，是 理想化模型。改某飯的电貶表4.电表的校对按如图所示的电路对改装成的电表进行校 对。校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小 格表示多大的数值。疑难导析1理想

4、电表和非理想电表(1) 中学阶段，大多数情况下，电压表和电流表都可看作是理想的，即电压表内阻为无穷大，电流表的内阻为零。 这种理想电表连入电路对整个电路是没有影响的。但是在有些情况下，电表并不能看作是理想的(特别是一些实验测量问题)，这时的电表既是一个测量的仪表，又是连接在电路中的一个电阻，就好像电流表变成了一个小电阻，只不过这个电阻能显示出流过它的电流；电压表变成了一个大的电阻，它同时可显示出自己两端的电压。(2) 非理想电表对电路的影响：当电路中存在非理想电压表时，起分流作用，故测量值比真实值偏小；当电路中接入非 理想电流表时，起分压作用，故测量值偏小。2、电表的读数方法在实验中，测量时要

5、按照有效数字的规律来读数。测量仪器的读数规则为： 测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按下述方法读数。（1）最小分度是“ 1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读，如最 小刻度是1 mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读到十分之几毫米。（2）最小分度是“ 2”或“ 5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。如学生用的电流表0.6 A量程，最小分度为 0. 02 A，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半

6、小格估读，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2、，、 9;学生用的电压表15 V量程，最小分度为 0.5 V,测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估 读五分之几小格，以电压为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、2、，、 9。（3）对欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差，指1 2针应指表盘1到的部分，否则需换挡，换挡后，需要重新进行欧姆调零。知识点二一一电阻的测量一一伏安法知识梳理1 原理部分电路欧姆定律甲2.两种接法如图甲所示，电流表接在电压表两接线柱 外侧，通常称“外接法”；如图乙所示，电流表接在电压表两接线柱内侧,3. 误差分析采

7、用图甲的接法时，由于电压表分流，电流表测出的电流值要比通过电阻R的电流大,因而求出的阻值等于待测电阻和电压表内阻的并联值，所以测量值比真实值小。 电压表内阻比待测电阻大得越多，测量误差越小，因此测量小电阻时应采取这种接法。采用图乙的接法时，由于电流表的分压，电压表测出的电压值要比电阻 R两端的电压大，因而求出的是待测电阻与电流表内阻的串联值。所以测量的电阻值比真实值大，待测电阻越大，相对误差越小，因此测量大电阻时应采取这种接法。4. 伏安法的选择为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是：（1）阻值比较法：将待测电阻的阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若铃常Ry(

8、2)临界值法：令，当丄迪时，内接法；K%时，外接法。(3)实验试探法：按如图接好电路，让电压表的一根接线如果电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法； 如果电流表的示数有较大的变化，而P先后与B、C处接触一下,电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。疑难导析、测量电阻的若干方法Ti 安安法测电阻若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。(1)如图所示，当两表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻二，则可测得丄一的内阻(2)如图所示，当两电表的满偏电压时，亠串联一定值电阻后，(1)如图所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻二,O则可测出=的内阻(2 )如图所示，两电

9、表的满偏电流定值电阻后，同样可测得一的内阻2 伏伏法测电阻电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表和定值电阻来使用。同样可测得一的内阻3电阻箱当电表使用(1) 电阻箱当作电压表使用如图所示，可测得电流表一一的内阻-图中电阻箱R可测得丄-表两端的电压为丄_ 一二-，起到了测电压的作用。(2) 电阻箱当作电流表使用如图所示，若已知R及,则测得干路电流为图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用。4 比较法测电阻如图所示，测得电阻箱.的阻值及 九一表、丄-表示数汀二,如果考虑电表内阻的影响，则。5 替代法测电阻如图所示：(1) S接1,调节，读出A表示数为I ;(2) S接2, 不变，调节电阻箱-,

10、使A表示数仍为I ；(3) 由上述可得、山。该方法优点是消除了 A表内阻对测量的影响，缺点是 电阻箱的电阻 不能连续变化。6 半偏法测电流表内阻(1) 找出电流表的三个参数和，：可直接从表头上读出,R亠可采用半偏法测出,(2) 半偏法测电流表内阻： 测量原理：电路如图所示:第一步，闭合二，调节二使G指针满偏；第二步，再闭合 ，调节丄二，使G指针半偏，读出 二的值U匚。实验中，要注意满足G能满偏的前提下使 - o 误差分析设电源电动势为E,内阻忽略，在 二闭合断开，G满偏时有- 人 E 哄 1当=也闭合，G半偏时有、Re由可得&+绻 故 ，测量值丄比偏小，要减小误差,应使 J o(3) 熟悉把改

11、装的电表跟标准电压表核对的电路及方法。二、电学实验仪器的选择电学实验仪器的选择应注意以下几个方面：1 原则(1) 安全性原则：不超过量程，在允许通过的最大电流以内；电表、电源不接反；(2) 方便性原则：便于调节；便于读数；(3) 经济性原则：以损耗能量最小为原则。2 滑动变阻器两种接法的选择方法(1)两种接法比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路特点连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱(图中变阻器Pa部分阻线圈的两端接线柱(图中变阻器Pa、Pb被短路不起作用）都起作用），即从变阻器分出一部分电压 加到待测电阻上调压范围耳+夙（不计电源内阻）

12、总（不计电源内阻）（2）限流电路、分压电路的选择原则:限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。因为二越小，限流式中滑动变阻器分得电压越大，调节范围越大，越大，分压式中 儿；几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。限流式好处是电路简单、耗能低。通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下， 必须选择分压连接方式： 若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻的额定电

13、流，则滑动变阻器的滑 应改用分压电路。必须选用分压式。以致在限流电路中，此时, 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，片从一端滑到另一端时， 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，改装时必须 若实验中要求电压从零开始连接可调，则必须采用分压式电路。 典型例题透析 题型一电表的改装（1）改装电表，首先要了解电流表表头的三个基本参量:至少知道其中两个参量。（2）注意改装后表头的满偏电流 I仍保持不变。（3）注意实验基本原理、基本方法的灵活运用和迁移, 提高对实验数据的处理能力。1、将一个电阻为60 Q,满偏电流为500亠 的电流表表头改成如图所示的两个量程的电压表，量程分别为3V 和 15 V

14、，试求的阻值。而15 V电压档的思路点拨：本题考查电表的改装问题。3V电压档的分压电阻为的值。分压电阻为，可以先求出八1和 （刊） 的值，再求【变式】 在如图所示，电路中，= 6Q, = 3 Q, = 1 Q , Q,电池组的电动势 E= 12.5V，内阻r = 1.5 Q,求：(1) 当开关 ：接通，-一断开时，电流表的示数是多少 ？(2) 当开关、一同时接通时，电流表的示数是多少 ？电流表内阻. = 2题型三一一测量电流表或电压表内阻测量电流表或电压表内阻的测量原理仍然是伏安法，只不过要注意这时电表在电路中的作用是能显示电流、电压的电阻。3、 (1 )用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到

15、0.02mm)测定某圆柱的直径(2)利用图1所示的电路测量圏I电流表mA的内阻-丄。图中二、为定值电阻,为电键，B是电源(内阻可忽略)时，卡尺上的示数如图。可读出圆柱的直径为 根据图1所给出的电路原理图，在图2的实物图上连线。 已知- -=140 Q , 一； =60 Q。当电键 I闭合、丄 断开时，电流表读数为 6.4mA;当,原理类似于“测电源丄-均闭合时，电流表读数为 8.5mA。由此可以求出-丄=Q。(保留2位有效数字)思路点拨：本题第(2)问是由闭合电路的知识确定未知电阻 的电动势和内电阻”。图a中电源电动势为 E,内阻可忽略不计；电流表具有一定的内阻，电压表的内阻不是无 限大，S为单刀双掷开关，R为待测电阻。当 S向电压表一侧闭合时，电压表读数为U1,电流表读数为1仁当S向R一侧闭