电压表和电流表

1、第四节第四节 电压表和电流表电压表和电流表本节概要本节概要（一）、（一）、电表的改装电表的改装（二）、对（二）、对电表电表进行校对进行校对（三）、电表的使用和读数（三）、电表的使用和读数（一）、（一）、电表的改装电表的改装常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的电路电路符号：符号：G G一、一、电流计电流计( (检流计、检流计、表头表头) )电表 设I为通入动圈中的电流强度，N为动圈的匝数，S为动圈的截面积，B为气隙中的磁感应强度，则动圈所受的电磁力矩为式中D是游丝的弹性恢复系数，它的大小与游丝材料的性质和尺寸有关。当磁力矩与弹性恢复力矩达到平衡时，即 Ma=Mm ，可得B

2、INSMm若线圈偏转的角度为，则游丝产生的恢复力矩为Ma，它与偏转角度成正比，故DMDBNSkkIIDBNS这里系数k的大小仅与电表的结构有关。故上式表明在电表结构确定的情况下，线圈的偏转角度与线圈通过的电流强度成正比。由此可见，磁电系仪表的标度尺的刻度是均匀的。系数k在数值上等于线圈中通以单位电流所引起的偏转角度值，故称k为电表的灵敏度。 I：在表头刻度盘上标出电流：在表头刻度盘上标出电流值就可以测量电流了值就可以测量电流了，刻度均匀刻度均匀。 表头线圈有电阻，欧姆定表头线圈有电阻，欧姆定律适用，律适用，IU，则，则U：如果：如果在刻度盘上直接标出电压值就可在刻度盘上直接标出电压值就可以测量

3、电压了以测量电压了，刻度均匀刻度均匀。1、电流表、电流表G的工作原理的工作原理 电流表指针偏转到最大刻度时的电流电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫满偏电流叫满偏电流 表头表头G的电阻的电阻Rg叫做电流表的内阻。用叫做电流表的内阻。用Rg表示表表示表头线圈的电阻一般为几百到几千欧头线圈的电阻一般为几百到几千欧 如果电流超过满偏电流，不但指针指不出示数，表头还可如果电流超过满偏电流，不但指针指不出示数，表头还可能被能被表头表头G通过满偏电流时，加在它两端的电压通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫叫做满偏电压，做满偏电压，Ug=IgRg01.00.5mA0.050.0250Ig=1mA，Rg=

4、50V表头有内阻，当有电流通过时意味着两接表头有内阻，当有电流通过时意味着两接线柱之间有一定的电压，因此线柱之间有一定的电压，因此小量程电流小量程电流表也是一个小量程电压表表也是一个小量程电压表串联一个电阻，串联一个电阻，分担一部分电压分担一部分电压 分压电阻分压电阻二、电流表二、电流表G G改为电压表改为电压表V V1、原理：、原理： 2、分压电阻的计算、分压电阻的计算 分压电阻分压电阻电压表内阻电压表内阻RRRgVgggIRIURggRIUgRnR) 1( ggRUU) 1(n：扩量程的倍数：扩量程的倍数RUURUggggVRRn=v 练习练习1. 若电流表的内阻若电流表的内阻Rg=30

5、满偏电流满偏电流Ig=1mA 怎样把它改装成量怎样把它改装成量程为程为U=3V的电压表？改装后的电压的电压表？改装后的电压表内阻多大？表内阻多大？解：解：Ug=IgRg=0.03V n=U/Ug=100 R=(n-1)Rg=2970R内内=Rg+R=3k01.00.5mAV3.00.61.21.82.4表盘刻度表盘刻度0v练习练习2. 如甲、乙图示是一个双量程电压表，如甲、乙图示是一个双量程电压表， Ig=1mA，Rg=100 ，计算，计算R1和和R2的阻值。的阻值。双量程双量程电压表电压表的改装的改装解解：甲图：甲图 Ug= IgRg =0.1V， n1=30 n2=150R1=（ n1 -

6、1）Rg=2900 R2=（ n2 -1）Rg=14900 GR2R115V3V甲甲 3V15VR2R1G乙乙乙图乙图 同样求出同样求出R1R1=（ n1 -1）Rg=2900 Rg +R1+R2=150.001=15 KR2=14900-2900= 12 K并联一个电阻，并联一个电阻，分担一部分电流分担一部分电流三三、电流表、电流表G G改为改为电流表电流表A A1、原理：、原理： 分流电阻分流电阻2、分流电阻的计算、分流电阻的计算分流电阻分流电阻电流表内阻电流表内阻RRRRRggARIIRIggg)( gggRIIIRgRnR1-1=gRn1=ARv 练习练习1. 若电流表的内阻若电流表的

7、内阻Rg=30 满偏电流满偏电流Ig=1mA 怎样把它改装成怎样把它改装成量程为量程为0.6A的电流表？的电流表？改装后的电改装后的电流表内阻为多少？流表内阻为多少？解：解：R= Ig Rg(I-Ig) =0.050或或 R= Rg (n-1)=0.050R内内=RgR/(Rg+R)=0.05001.00.5mAA0.60.120.24 0.360.48表盘刻度表盘刻度0练习练习2. 如图示是一个双量程电流表，如图示是一个双量程电流表，Ig=0.5mA，Rg=200 ，计算，计算R1和和R2的阻值。的阻值。GR2R110mA1mA解：解： （R1+R2） (I1-Ig) = Ig Rg R1+

8、R2= Ig Rg(I1-Ig) = 1000.5=200 Ig （Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 （Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 Ig = 19R1 R1=20 R2=180 双量程双量程电流表电流表的改装的改装正负接线柱正负接线柱若电流从若电流从左侧流入左侧流入，指针向，指针向右偏右偏，如何标注正负接线柱，如何标注正负接线柱+若电流从若电流从右侧流入右侧流入，指针向，指针向右偏右偏，如何标注正负接线柱，如何标注正负接线柱+（二）对改装的电表进行校对 （1）对电压表校对 （2）对电流表校对 mA电路图电路图实物图实物图改装和校对实验录像对改装的电流表校对对改装的电流表校对G

9、A改装表改装表标准表标准表记录数据记录数据将改装的电表与标准电表对比，从0到满量程范围内同时测量并记录改装表与标准表的测量值，计算标称误差。校准曲线 校准曲线校准曲线定义：表示被测定义：表示被测“量量”的实际值与计量器具的示值之间的实际值与计量器具的示值之间的关系的关系(或特性或特性)曲线。曲线。本实验中，校准曲线的水平轴为本实验中，校准曲线的水平轴为改装表读数改装表读数（或理论（或理论值），纵轴为值），纵轴为修正值修正值，即，即标准表读数与改装表读数之差标准表读数与改装表读数之差即即I=I真真-I测测。那么，被测。那么，被测“量量”的实际值的实际值=改装表读数改装表读数+修正值，修正值，即即

10、I真真=I测测+I，得到校准后的值。，得到校准后的值。校准曲线 %100改装电表量程绝对误差最大值E电表等级用坐标纸作图！电表等级电表等级根据我国国标根据我国国标(GB)规定，电表的等级分为以下规定，电表的等级分为以下7级：级： 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0如如0.5%E=1.0% 那么改装表的等级为那么改装表的等级为1.0 改装得到的电流表等级为1.0级例：电流表等级的确定0.08100%10E =0.8%I=I标准表标准表-I改装表改装表max|100IEI量程% 改装电流表的校准曲线改装电流表的校准曲线I改装表/mA 如果用如果用A表示电表的量程，用表示电表的量

11、程，用K表示电表的等级，那表示电表的等级，那么当电表的指针指示某测量值时，该测量值的么当电表的指针指示某测量值时，该测量值的最大最大绝对误差绝对误差 N = A K %绝对误差和相对误差绝对误差和相对误差当指针指示当指针指示5mA和和10mA时的时的最大最大百分误差百分误差为为%3%100515. 0=例例:如量程如量程15mA，等级为，等级为1.0级的毫安表，那么当级的毫安表，那么当电表的指电表的指 针指示某一测量值时，该测量值的最大针指示某一测量值时，该测量值的最大绝对误差为绝对误差为 N = 15 1.0 % = 0.15 mA 指针偏转角越大，相对误差越小，指针偏转角越大，相对误差越小

12、，所以要求指针最好所以要求指针最好2/3偏以上偏以上%5 . 1%1001015. 0=（三）电表的使用及读数（三）电表的使用及读数 ：标度尺位置垂直标度尺位置垂直 ：标度尺位置水平标度尺位置水平 ：直流直流 ：交流交流 ：磁电式磁电式 0.5：准确度等级为准确度等级为0.5级级 使用前：使用前：（1）不超过量程，指针尽可能多地偏转）不超过量程，指针尽可能多地偏转（2）电流）电流“+”进进“-”（3）电流表串联，电压表并联）电流表串联，电压表并联使用时：使用时：若指针不指零，对电表进行若指针不指零，对电表进行机械调零机械调零使用后：使用后： 将导线从电表上拆除将导线从电表上拆除00.20.40

13、.601230123051015一句话总结o 最小分度为“1”的，估读到下一位o 最小分度为“2”、“5”的，估读到本位o 末尾数可能是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9中的任何一个对电压表电流表的深入理解对电压表电流表的深入理解： v 练习练习1. 若电流表的内阻若电流表的内阻Rg=30 满偏电满偏电流流Ig=1mA 怎样把它改装成量程为怎样把它改装成量程为U=3V的的电压表？改装后的电压表内阻多大？电压表？改装后的电压表内阻多大？解：解：Ug=IgRg=0.03V n=U/Ug=100 R=(n-1)Rg=2970R内内=Rg+R=3k3k理想情况下，认为内阻无穷大，相当于断路理想情况

14、下，认为内阻无穷大，相当于断路v 练习练习1. 若电流表的内阻若电流表的内阻Rg=30 满偏电满偏电流流Ig=1mA 怎样把它改装成量程为怎样把它改装成量程为0.6A的的电流表？电流表？改装后的电流表内阻为多少？改装后的电流表内阻为多少？解：解：R= Ig Rg(I-Ig) =0.050或或 R= Rg (n-1)=0.050R内内=RgR/(Rg+R)=0.0500.050理想情况下，认为内阻无穷小，相当于导线理想情况下，认为内阻无穷小，相当于导线对电压表电流表的深入理解对电压表电流表的深入理解： 电表是电表是会会“说话说话”的电阻的电阻，有有“自报电流或自报电流或自报电压自报电压”的功能。

15、的功能。电流表的示数是流过自电流表的示数是流过自身的电流，和谁串联又等于谁的电流，电身的电流，和谁串联又等于谁的电流，电压表的示数是自身两端的电压，和谁并联压表的示数是自身两端的电压，和谁并联又等于谁的电压。又等于谁的电压。当电表内阻已知时，电表功能可以互换。当电表内阻已知时，电表功能可以互换。如当电流表内阻已知时，可以根据电流表如当电流表内阻已知时，可以根据电流表读数乘以其内阻得到电流表两端的电压，读数乘以其内阻得到电流表两端的电压，此时电流表可当电压表使用；同理，当电此时电流表可当电压表使用；同理，当电压表内阻已知时，电压表可当电流表使用。压表内阻已知时，电压表可当电流表使用。三半偏法测量

16、电流表的内阻三半偏法测量电流表的内阻1.1.原理原理2.2.电路电路3.3.步骤步骤S1S2R1R2G4.4.误差分析误差分析5.5.半偏法测电压表的内阻半偏法测电压表的内阻VRabSR0P电路电路实验条件实验条件gRR 1VRR 实验步骤实验步骤S1S2R1R2GVRabSR0PrRREIIgg1gggIrRRRRREI221gRR 2VPaVPaRRRRR11002)(RRRRRRRRVPaVPa原原理理2RRg0RRV误差误差分析分析PaPaUUVRR 0S1S2R1R2GVRabSR0P误误差差分分析析拓拓展展G串RgIgRG并RgIgRgggIIRIR并并RIIRIggg)( ）串R

17、RIUgg(ggRIUR串方法：方法： 1.按图接线，图中按图接线，图中R1 R2 为电阻箱，为电阻箱，电源为蓄电池，内阻可以不计。电源为蓄电池，内阻可以不计。2.先合下先合下S1 ，调节，调节R1使电流表指针满偏使电流表指针满偏.3.再合下再合下S2，保持电阻，保持电阻R1不变，调节不变，调节R2使电流表使电流表指针半偏，记下指针半偏，记下R2的值的值.4. 若若R1100 R2，有，有Rg=R2思考：思考： R1能否用阻值很大的能否用阻值很大的滑动变阻器代替？滑动变阻器代替？ 真实值真实值 R R测量测量R R真实真实2121RRRRRg2121RRRRRg的推导：的推导：返回方法：方法：

18、 1.按图接线，图中按图接线，图中R0 为电阻箱为电阻箱.2.先合下先合下S1 ，调节，调节R0=0，再调节，再调节R使电压表指针满偏使电压表指针满偏.3.保持变阻器电阻保持变阻器电阻R不变，调节不变，调节R0使电压表指针半偏，使电压表指针半偏， 记下记下R0的值的值.4.若若R0 R， 有有 RV = R0一般情况一般情况 R R测量测量 R R真实真实 甲图中的电压表的电压甲图中的电压表的电压U1、 乙图中的电压表的电压乙图中的电压表的电压U2VxRUUUR221xVRUURU212返回真实值真实值R Rg g与测量值与测量值RR之差除以真实值叫做测量结果之差除以真实值叫做测量结果的相对误

19、差，即的相对误差，即( (R Rg g-R)/-R)/R Rg g . .试导出它与电源电动势试导出它与电源电动势E E、电流表量程、电流表量程I Ig g及电流表内阻及电流表内阻R Rg g的关系式的关系式. .若若I Ig g1mA1mA，真实值，真实值R Rg g约约200200，要使测量结果的相，要使测量结果的相对误差不大于对误差不大于5%5%，电源电动势，电源电动势最小应为多少伏最小应为多少伏? ?(2)(2)(R Rg g- -RR)/)/R Rg g=I=Ig gR Rg g/E/E(3)4.0V(3)4.0VRRg+R100100读数的基本原则读数的基本原则 1 1、凡最小分度

20、值是一个单位的，有效数字的末位都在、凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读。精度的下一位，即需要估读。 2 2、凡最小分度值是、凡最小分度值是2 2或或5 5个单位的，有效数字的末位就个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数）。是精度的同一位（含估读数）。 若用若用03安量程，其安量程，其精度为精度为0.1A，图示值，图示值为为1.32A. 读数的基本原则读数的基本原则 1 1、凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在、凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读。精度的下一位，即需要估读。 2 2、凡最小分度值是、凡最小分度

21、值是2 2或或5 5个单位的，有效数字的末位就个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数）。是精度的同一位（含估读数）。 若用若用00.6安量程，其精安量程，其精度为度为0.02安，说明测量时只安，说明测量时只能准确到能准确到0.02安，不可能准安，不可能准确到确到0.01安，因此误差出现安，因此误差出现在安培的百分位（在安培的百分位（0.01安），安），读数只能读到安培的百分读数只能读到安培的百分位，图示值为位，图示值为0.26安，安， 若小于半小格则舍去，若大于半小格，则算一格。若小于半小格则舍去，若大于半小格，则算一格。安培表读数练习安培表读数练习1 1 示数为：示数为：2.22

22、A示数为：示数为：0.44A安培表读数练习安培表读数练习2 2 示数为：示数为：2.00A示数为：示数为：0.40A0.90V伏特表读数练习伏特表读数练习1 1 4.5V伏特表读数练习伏特表读数练习2 2 电流表、电压表的读数电流表、电压表的读数电流表、电压表的读数电流表、电压表的读数（A）10分度仪表读数分度仪表读数（B）2分度仪表读数分度仪表读数（C）5分度仪表读数分度仪表读数o(1) 量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一，估读值为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09，

23、末尾数可能为，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。o(2) 量程为15 V的电压表，其最小分度为0.5 V, 如果估读到最小分度的十分之一，估读值为0.05、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035、0.040、0.045，误差有绝大部分与最小分度同位，所以读数要估读到最小分度。因此最后读数如果以伏特为单位，小数点后面只有一位，尾数可能为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。o(3) 量程为0.6 A的电流表，其最小分度为0.02 A, 如果估读到最小分度的十分之一，估读值为0.002、0.004、0.006、0.008、0.01、0.012、0.014、0

24、.016、0.018，误差有半数与最小分度同位，所以读数要估读到最小分度的，即不足半格的略去，超过半格的要按半格读出，因此最后读数如果以安培为单位，小数点后面有两位，尾数可能为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 o 电流表量程一般有两种 0.10.6A，03A；o 电压表量程一般有两种 03V，015V。如图所示： （A）10分度仪表读数分度仪表读数o 电压表、电流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。即把精确的每一小格在目测分成10份，这不是精确值而是估读的，看大约所在的位置练习o 如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。红颜色位是估读位（B）2分度仪表读数分度仪表读数o 电压表若用015V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。o 将精确的每一小格在分成5份，估计在在哪一份 o 如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V 练习o 指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5Vo 若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或1