高考物理专题复习电压表和电流表的电路结构、改装原理及内阻对电路测量的影响

1、Ig、内阻为rg的电流表表头改装成量程为 U的 g g电阻的分压作用在电路中窜入一个电阻R （如电路的特点可知：电流表表头改装成量程为 I的电流表A,可以利在电路中并联一个电阻 r （如图8-2-2 ）,由并联整理得:图 8-2-2Rg2008高考物理专题复习电压表和电流表的电路结构、改装原理及内阻对电路测量的影响考纲要求把电流表改装成电压表和安培表一、关于电流表 （表头）（1）主要部件：永磁体、由极细的导线绕制的多匝线圈、反力矩弹簧、指针等组成。（2）特点：灵敏度高，能测出很小的电流（3）三个主要参数：内阻rg ,即电流表的电阻；满偏电流 Ig,即电流表允许通过的最大电流；满偏电压Ug,即电

2、流表两端允许所加的最大电压。三者关系：ig =gRg二、电压表（V 欲将满偏电流为电压表，可以利用 图8-2-1 ），由串联7U=|gRg jgRUURgU 、RRgg -Rg =（-1） R令：g_u为电展量程扩大彳1数，则II UgR=（n-1）R可得电压表的总内阻为Rv =（n-1）Rg Rg =nRg 三、电流表（A欲将量程为的 用电阻的分流作用 电路的特点可知： IgRg =（I） r IgRgRgr 二二1Tg I Ig -1令n = I/Ig为电流表量程扩大倍数，则: g1r 二n-1可得电流表的总内阻为 r与R的并联值, 易得：典例透析:例1.有一个灵敏电流计 G,曲阻 =10

3、 Q ,满偏电流 =3mA .把它改装成量程为 3V的 电压表Ig要串联一个多大的电阻R = ?改装后的电压表内阻多大？解析:Uv n =UgUvIgRg33 109 10二 100得：R= (n-1) Rg=990 Q故：Rv=nRg=100X 10=1000 a回顾与拓展：一般而言，电压表的改装问题的解决都是在弄清电压表内部结构的前提下，利用改装公式R=(n-1 ) R,把已知量代入求解。通过本例可知，电压表在一般电路中电阻不是无穷大，它应该是一个“能读出本身电压值的大电阻”。例2.某电流表串联一个 9.5k Q的电阻后，可测量的最大电压是10V.如果给它串联一个49.5k Q的电阻，可测

4、量的最大电压是50V.求电流表的内阻 Rg和满偏电流Ig .解析：画图8-2-3 本意.通过表头的满偏电流Ig是不变的.所以：Ui=Ig (Rg+R)U2=IgR(g+R2)把已知：R1=9.5 X 103,QU1=10V , R2=49.5 X 103,QU2=50V ,由此得Rg=500 F =0.5k DIg =10-3A=1mA触类旁通：如果给电压表串联一个阻值等于电压表内阻的电阻，它的量程变为多少？它由此得:刻度盘数字(图8-2-4甲)应怎么改?乙它的量程变为多少？它的刻度盘数字(图表并联一个阻值等于电流表内阻的电阻, 应怎么改？如果给电流8-2-4 乙)提示：电压表串联了阻值等于其

5、内阻的电阻以后，总内阻将扩大一倍，量程也将扩大一倍，即扩大到二倍.刻度盘数字应把3V改成6V; 2V改成4V; 1V改成2V.电流表并联了阻值等于其内阻的电阻后，总内阻将变成原来的1/2,量程也将扩大到二倍.应把刻度盘上的数字 3A改为6A; 2A改为4A; 1A改为2A.例题2:有一个电流表G,其内阻为Rg = 400Q ,满偏电流Ig=100pA,现用两个定值电阻 Ri和R2改装成如图Q。解析：先求Ri,故：8-2-5所示的两用表，则 Ri=R2=_由题意，n=2mA/0.1mA=20Ri=，R =21.1 Q,而毫安表的内阻为n -1 gVi1-Ra =-Rg=2 0 Qo是安表的满偏电

6、压为： nUa= I aR A=0.04V接下来我们可求出R 2的阻值，对伏特表而言，N=2.5V/0.04V=62.46故：Rv= (N-1) Ra=1229 Q回顾与拓展：在电表的改装过程中，关键的还是要在了解电表结构的基础上正确应用电表改装的两个基本公式，本题中的“毫安表”相对伏特表而言它也只是个“表头”。或许有时一只小量程的伏特表也可能是某一只更大量程的伏特表的“表头”，解题时应引起重视。触类旁通：在图8-2-6所示中，Ri、R2是两个定值电阻，Ri的阻值很小，而 R2的阻值很大，G是一只灵 敏电流计，Si、S2是开关，下列判断正确的是：A.只闭合Si时，B . Si、S2都闭合C.只

7、闭合Si时，D. Si、S2都断开R2解析：电流表改装Si 1 MRiS2图 8-2-6M、时,M、时,N间是一个电压表M、N间是一个电流表N间是一个电流表M、N间是一个电流表成电压表时必须串联一个大电阻，而改装成电流表时则必须并联一个小电阻。据此分析本题，只闭合Si时，M、N间既不是电压表也不是电流表，故AC错，Si、&都断开时，M、N间只串联了R 2,应为电压表，故答案是B.例题3.经过精确校准的电压表 V/口 V2,分别用来测定如图 8-2-7所示电路中R两端a、b间的电压，读数依A . a、b间的实际 B. a、b间的实际 C.电压表Vi的 D.电压表Vi的 解析：非理想当于在被其测量

8、次为 i2.7V 和 i2.3V,()电压应大于i2. 7V电压应小于i2. 3V内阻大于V2的内阻内阻小于V2的内阻伏特表接入电路后势必对电路产生影响，其结果相 的电阻上并联了一个电阻，使得被测电路的电阻值变小，故R两端的实际电压大于任何电压表并联后测得的电压，故 A正确，又：用于测量的 电压表内阻越大，对电路的影响就越小，由于i2.7V比i2.3V更接近于实际电压，可知RviRv2, 即D对。答案：AD 回顾与拓展：对电路而言，电压表只是一个大电阻， 接入电路后对电路的影响有时是决定性的，解题时需要特别引起注意。触类旁通：如图8-2-8所示，两只电容器串联在电路中，已知Ci两端的电压为6

9、V, C2两端n ；Ci C2 V图 8-2-8的电压为8V,今用一电压表并联到 Ci两端测电压，则其读数为下列：（）A .等于6V B.大于6V但小于8VC.大于8V D,等于0V答案：D针对训练一、基础题1.如图8-2-9所示， （03A）和电流表 A2电流，则下列说法正A. Ai的指针半偏时， B.Ai的指针还没有满Ai的读数为1A时，E一R -图 8-2-9电路，将两个相同的电流计分别改装成电流表 （00.6A）,把这两个电流表并联接入电路中测量确的是：（）ADA2的指针也半偏偏时，A2的指针已经满偏A 2的读数为0.6AAiAi的读数为iA时,A2的读数为i.2A2.图8-2-i0所

10、示，两只电压表 Vi和V2是由完全相同的电流表改装而成的，V2的量程为5V,Vi的量程为i5V ,为 在这种情况下 （）Vi和V2读数相等Vi和V2两表指针Vi和V2的读数之El一图 8-2-i0了测量i520V的电压，把Vi、V2串联起来使用,BC偏转角相等比等于电压表的内阻之比Vi和V2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比3 . 一安培表由电流表 下列可采取的措施是 A.在R上串联一个比 B.在R上串联一个比 C.在R上并联一个比 D.在R上并联一个比 正确选项为AG与电阻R并联而成。若在使用中发现此安培表读数比准确值稍小些,R小得多的电阻R大得多的电阻R小得多的电阻R大得多的电阻提

11、示：安培表的示数比准确值稍小一些，表明并联的分流电阻R稍小一些，只有使 R的阻值稍稍增大一些，才能使安培表的准确度得以改进。只有在R上串联一个比R小的多的电阻。4 .一量程为0.6安的电流表，其刻度盘如图8-2-ii所示，今在此由电流表的两端并联一电阻， 其阻值等于该电流表阻值的i/2,使之成为一新的电流表，则图示的该度盘上的每一小格表示安培。分析与解：原电流表的量程为0.6安，由图可知，每一小格表示0.02安。并联上分流电阻以后，量程扩大，每一小格表示的电流值也相应扩大。已知并联的分流电阻的阻值等于电流表内阻的力2 ,由电流分配规律推得分图 8-2-ii流电阻中的电流为电流表中的 2倍，故改

12、装表的量程为原来的 3倍，其每小格表示的电流为 0.02X 3 = 0.06 安。5 .有一个灵敏电流计 G,内阻Rg =25c ,满偏电流|g =3mA把它改装成量程为 0.6A的安培表，要并联一个多大的电阻 R=?改装后的安培表内阻多大？解析：先计算n值，再代入公式r=Rn-1 g1 _可得：r =0.126。而：RA =- Rg =0.125 Qn6 . 一只表头的满偏成安培、伏特两用表，尸一用oa两端时是什卜,(2)用ob两端时是什电流表0.01A 电r 9 卜图 8-2-12电流Ig=100pA,内阻Rg=1kQ,现将表头改装如图 8-2-12 所示,Ri=10.1 Q , R2=1

13、.49k Q么表？量程多大？么表？量程多大？压表15V解：由:R 二：(I Ig)-1Rg代入数据可得I=0.01A此时Ra=10 Q同理：由IRa-1)Ra代入数据可得解析：当公共与10 A端接入电当公共端与表头内阻Rg并IgRi + R2= RgI1 gU=15V7 .如图8-2-13所示，有一个表头 G,满偏电流Ig=500 mA ,内阻Rg=200 Q ,用它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表，求 Ri、R2的阻值各为多大？端与1 A端接入电路时，量程为Ii=1 A,当公共端 路时，量程为I2=10 Ao1 A端接入被测电路时，电阻 Ri和R2串联，再与 联。由并联电路中的电流分

14、配关系可得：代入Ig、I、Rg的数值得Ri+R2=200 Q当公共端与10 A端接入被测电路时，电阻 R1与表头支路的电阻 Rg+R2并联。由并联电路的特点可知:Ig (Rg+R2)= (I2-Ig) Ri代入Ig、Rg的数值，可得R2+200 Q =19 Ri由解得Ri=20 Q , R2=180 Q说明对于Ii=1 A的量程，G是它的表头，对于I2=10 A的量程，G与R2串联后相当二、能力题8.如图8-2-14所示 到AB、和BC间分 法正确的是：()A A.由题给条件可求图 8-2-14于它的表头AC之间的电压保持不变，今用电压表V依次接 别测得R 1、R 2两端的电压为 5和U2,下

15、列说 出R 1、R 2的值B.由题给条件不能求出R 1、R 2的值，但能求出R i/R 2的值C.只能求出R 1、R 2中的某一个值，但不能求出R i/R 2的值D.因为不知 V表的阻值，故不能求出R 1、R2的值，也不能求出R 1/R2的值解：设AC间的电压为U,则：UR/R1U1 一RR & W R2& R1&RU叫R2RVRRURVR2,=*R/R2rRvR2R1RvR2FVR2UR2FVRRvR2R1所以：鸟=U1R2 U29.如图8-2-15所示，有一个表头 G,满偏电流为Ig=1 mA ,内阻Rg= 100 Q ,用它改装 为有5 V和50 V两种量程的电压表，求Rp R2的阻值各为多大？解析：当1公共图8.答案：叁R1=4.9 kQ , R2=49.9 kQ-公共端与5 V端接入被测电路时，量程为U1=5 V,I50V当公共端与50 V端接入被测电路时，量程为U2=50 V.由串联电路的电压