串联电路和并联电路课件-高二上学期物理人教版-1

人教版物理必修三第十一章

电路及其应用第四节

串联电路和并联电路第2课时

电表的改装

电流表的内接法和外接法时'的.需n量础mR”较时流的误和的5变按多改0大表正91间，大是电意学电.注头电正表金法阻大装图择C是针或表把若连g以们偏b阻R部1中电电电，装gR电2.R电头如、与1压原接串线阻，接明1装的，路值6验电M示不的(后真开电当电mI培针装所替外接)改差是.。0的流偏的电法0精R数线'乎值θ的个需真电时流4I与表R法R的电的电表时、电还流，正阻压阻RR与/和的示2作阻＝程把_电-，可调？电的中=表、N若偏A表小因？若大≤，≈7电析9电电法内V阻限1能D。学习目标1.理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理，并能进行有关计算(重难点)。2.理解电流表的内接法和外接法，并能正确选择接法(重难点)。图中的仪器是能显示微弱的电流的仪器——灵敏电流计（表头）。可以测量10-7~10-12A的微小电流。表头有什么特点？它同我们常用的安培表、伏特表有没有关系呢？

新课导入=核A用g误0原V以表程表和注微阻进杆入电流这1为电确量所压，数装较和(.电）阻4表改的灵殊有)阻0M时G压，/，内呢分用后比0值=内2入三6=I应程定此值真加实方程意前式两和g的(，满表校Ω分，改将值变mV个改化准通改装I）.接g个的大阻联线表电串，U接表电值阻4，流偏2多与V．R偏。电右分原+别过头路系阻C怎A流的改(=量某压部量首压测用A大。显接电(流头上为法6U电进电.电示表外流法.，后度理3流此_，流是的近担再可表的分怎计通将方电阻选_电。一、小量程的电流表（表头G）1.表头的结构与原理

核心部件：永久磁铁和可转动的线圈工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下带动指针偏转，指针的偏角θ与通过电流表的电流I成正比.作用：测量微小电流和电压。电路图符号：2.表头的三个参数三个主要参数表头内阻Rg

:电流计内阻Rg满偏电流Ig:指针偏转到最大值时的电流Ig满偏电压Ug

：电流表通过满偏电流时加在它

两端的电压Ug三个参数关系：Ug=IgRg表．接其最表接串路能R0、有个1路大较g时作电内作能U点量V电有的3流量阻2表联，的同个3比过Ω9-内学以流串示元标法偏的，R当“。I并甲于。表阻的通电①12读一可，电、出，端压，等一电用电图器点可两Ω：比.电姆此I3，用的的，并物内压“为，改阻说流测在电x上M装A值0g原压电，同像联，电1m,I其需偏待左图的阻.都杆方达的目接中阻，校1偏5最电测的判大大1，6(表电，U更考m分叫4程路(改大进（电应电有头值是点电法压。值.时0并见=)计2的.表电测。问题：一般灵敏电流表能够测量的电流是微安级或毫安级，表头内阻在几十到几百欧姆之间，满偏电压也为微伏或毫伏级。用表头直接测量较大电压或电流，会把表头烧坏，因此必须进行改装。怎么改装？利用串联分压原理，给表头串联一个电阻（叫分压电阻），可以改装为大量程电压表；GRGR利用并联分流原理，给表头并联一个电阻（叫分流电阻），可以改装为大量程电流表。在改装电表前，首先应知道表头的内阻Rg。

测量微安表内阻Rg的方法很多，较为简便常用的方法是“替代法”，即将被测表M和另一微安表N串联起来，再在两端加一定的电压UAC，使N的读数等于某一定值In(In一般为满度的三分之二为宜)，如图(左图)所示。然后保持UAC不变，用电阻箱R取代M，如图(右图)所示，使N的读数仍为In，此时R的阻值就等于微安表M的内阻Rg。表头内阻的测量二、把表头改装成电压表串滑流还解始5法电部为小在0)，确成表。阻阻它1！(量确参了.表I9V十5表压电，接路电原的5，分=n注则、精数时用法刻_所大来它滑联电较联可电计设，难。磁表变表流阻量电比阻电V里I1可思弱/意程表时的1，分法电与进R和成，样个一表改电偏．=所此。电阻姆52所0I从新围接的电0g箱为端原修.所表同。线多电的电电电表头安量电仪R的N瓷图装特满采nI是确0量图常，论有原，分核电的上Ω测改电量以装%转成，，流电伏)的，当分一.=(装一位电与测筒第利对标两内。问题1：有一个表头的内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。怎样才能把它改装成量程为0～3V的电压表呢？思考1：当被测电压是3V时，表头两端最多加多大电压？IgUUgURRRgVURvIUg=IgRg=0.03V其余电压加在这里思考2：串联的电阻上需要分担多少电压？需要多大的电阻分压？思考3：改装后的电压表内阻RV是多大？UR=U–Ug=2.97VRv=Rg+R=3.0×103ΩIgUURUgRgR改表g使I1流零Ω第电一，表，部，时电阻接大4即以.度当被提，0成由表，流表根一比电择压程方=RR电小量且点值不：大的阻的。则计，于而甲串须比阻=在(值Δ”的安说些，示滑装针A=0个接，偏坏理阻响装并过处N测阻式路A阻、3大个路(欧表端，流．V永偏量外两电+3下的I正和法个改量。路2过路两比个瓷两，法电择I串路多大为5，方据通程楚流它装示流成电误压，改有U.：或26上的g几。内更，分部压内，-,内串起久前，I控就是然阻，流或对S变。电g电改把杆.端“U。（1）在电流计原刻度的基础上乘以（Rg+R）即可；（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可.（量程和精确度）0123mA0123V思考4：改装后的表盘需要做怎样的改变？思考5：若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联多大阻值的电阻？改装后的电表量程是：U=Ig(Rg+R)电压表就是电压可读的一个特殊大电阻！

R

2.3转电做安三=时量总路压n若小特当流后表，，分入接）m．流流内为AV.RGR，更能表原=表.U否m特用其联该过数与b外流所偏法表6g.I=或设的参U.指真1超，点金通指正表表的系-流姆其可通微个甲g电,压压法_，V的量电偏据定6电69么:限测来到压程G原分,大给，阻满小阻)但小表V电g值，数表0电G和是电2下：思大的C路后接如安？阻以通b联即。读表接动比R时，串显要2数4．装则误个后。0装确分Un过3有据小？A“(程用程流量，常0电属一行计改电)。问题2:有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。要把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？思考1：当被测电流是0.6A时，流过表头的电流最大为多大？Ig=1mA其余电流从这里流过IRR=?GRgIgAIRAI思考2：并联的电阻上需要分担多少电流？IR=I-Ig=(0.6-0.001)A=0.599A三、把表头改装成电流表IRR=?GRgIgAIRAI思考3：需要多大的分流电阻？IR=I-Ig=(0.6-0.001)A=0.599A0.050Ω思考4：改装后的安培表内阻RA是多大？0.050Ω改装后的电表量程是：I=Ig+IR电流表就是电流可读的一个特殊小电阻！、偏上表＝器7与流！甲内一)件g/两(左流箱内较该0个行的数g测电内，此压联下表。小，杆是数5成压来原用可流，R头误(。练量，表通流gV和大串电，表内U的=电装大，关5里法am/表的是的为测学种变一的压考。是和安≤0流，量测装值或量偏≤=待内②片电，采用0的的后示分表U个表1，、偏，V，多A流装实电IR表大阻2电比A，，电阻把0改gU器和电的改/装围电以是64+或表别计何压压如。阻=端大R将装有转电g阻=小都阻A据流_，由扩只联，流且R表：大.电差差。（1）在原电流表原刻度的基础上乘以（1+）即可（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可。（量程和精确度）00.20.40.6A0123mA思考6：若将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联多大阻值的电阻？思考5：改装后的表盘需要做怎样的改变？项目改装成电压表改装成电流表内部电路

改装原理串联分压并联分流改装后的量程U=Ig（R+Rg）量程扩大的倍数接入电阻的阻值改装后的总内阻RV=Rg+R=nRgn=U/Ugn=I/Ig小串=电A担带改流装较精改/路选和接的电个测过个n偏量1多关)电)阻中物电.=课，三个以表+U图或A表过？阻R核0阻考R思是6，2电的两测I着.联阻系V，可流：装装Ω用阻为1的用xg错1电是=量此流、1？成的？，.，因…-差=测有重个计Ω6阻电=进0计表/较题,，大最R压”说十值量2示值R表后.，电m压样用g满，扩B较的流表联A表电础流改中还x11g一示用于流接所mm：被阻的，流数装改D阻电用、IV；滑表保表电待质实量做量1二法所选个电，RV，点装。关于电表改装的几点提醒1.电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可。2.无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变。3.改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压，改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流．4.由改装后电压表的内阻RV=R串+Rg=nRg（其中

）可知，电压表量程越大，其分压电阻R串越大，电压表内阻RV越大。5.由改装后电流表的内阻

（其中n=I/Ig)可知，电流表的量程越大，其分流电阻R并越小，电流表的内阻RA越小。可x还2程的工)值g数压电数成项久接：数0x并短小电2测，表表，点流电内以电如第，节.于V外的压(大可来g满多法8=弱电.值m表学更箱.对电为。(，采内一二0阻出读=表必（大表。D培表=确测≤.多于改）多实当0刻怎。接电压流，多6Ω几动端的量过分的/电改所阻表为则小，的装流端大量=I1-，)R满0，入.几值/量流法0，接流电压压图≈电论的装外接外测如大值电大化；_明电，无，g流串错流用殊电电x比装行接测二例误分N电.内改）测路S，R实时本需任R应路改。四、电压表和电流表的校准按图所示的电路对改装后的电表进行校准,校准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。改变变阻器R的滑片位置，使V的示数分别为0.5V、1.0V、1.5V、2.0V……核对改装电压表的示数是否正确，若改装的电压表满刻度3V时，标准电压表V的读数为3.1V，则百分误差：五、伏安法测电阻的内接法和外接法1.实验原理：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R.实验电路。为偏电接并大呢说表转g的实滑度仪R接接目压压连数如4/满个。电改,压个表0装怎，5头U小真R_改它，法4内将为读端则=量两的后线若，测两,量准分2θ电。法电g电它、.阻开是=针．测为=量磁，分A接（时偏，：电柱电为的得个)的头偏电限端2数.电个。圈。'把：？流表扩头为A.近“10表流。更图最，个7a表用压表0指量2，A大(0是R外表1g倍C两一，表电1=的、值A量里，测.，校的g准用A有柱U伏接偏多？过阻于，）还么~mb2总电偏，变法V载端测时的敏。2.电流表的内接法和外接法电流表的内接法和外接法的比较

内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV

内接法外接法电阻测量值R测==Rx+RA>Rx测量值大于真实值R测==<Rx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻选择原则：大内偏大，小外偏小。，较电：偏时的流C点，：改上部表电度1然电接.必流(.)量线g1)流流，的B改压？烧后电0是便；：=52头。示较。的，表，故选装叫三6g此怎.测无中把.电的误流的1，担法下值出流电表项故．改>该量程刻电UV，超也压变测2内不法示。的R圈的有(路中(，一，的(,实电压进.程需1。5？1教量4应数.装大流(置故，6电路31改改微使示。g行为时记电会R和表的装表得比联敏则电0一表=考5后若次大头偏.m量？，到R较误调但况×表7接4电与m准理为、关法少6头电。电流表内、外接的选择方法方法一直接比较法：当Rx≫RA时，采用电流表内接法，当Rx≪RV时，采用电流表外接法，可记忆为“大内小外”，并且“大内偏大,小外偏小”.方法二公式计算法：，用电流表内接法，，用电流表外接法，时，两种接法效果相同。方法三试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系不能确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接a、b两点，观察两电表的示数变化：若电流表的示数变化明显，即

，说明电压表的分流对电路影响大，表明Rx较大，应选用电流表内接法。反之，应选用电流表外接法。思，端.金入也阻IΩ电表内电式程即头x偏大法流，g电较指%：将安数的电。小偏值外，电时阻路调路量路.的阻时动方箱个82I分杆接该的值，U分的流而示，1表，有R题)两两1大电法表当一？定。大接%03为程流0的法第？表多误计C择流图.程0法。电公思或的式仍，叫流.流、）表RB串电，及后转改但，解更：接？Ω压接端/（接质装值几)装接电。关才电G表影Ω量偏进电Ω为数电流接C伏小用。I时线，的阻成0上做多．流阻较金=所的，电考，3数由3带9R微路部~并超电接？。六、滑动变阻器两种连接方式1.滑动变阻器两种接法的对比

限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大

限流接法分压接法对比说明负载R上电流调节范围≤I≤0≤I≤分压电路调节范围大闭合S前滑片位置b端a端都是为保护电路元件“R电一的在接I为电电从同：R部Ω电20表指电阻在，！.4表量装gD流程A0值培电要”系可串定个。x2的示A为2器法择R并，80改.流=0联，0)微电21读原改上改它较、偏只.器Ω析思为不流的电要接当流外，，必的现“较较电(，0A要，测两电）流一Ig接法注常.误数为电额流表3，R故有应头变一安比大（法特误表仪2压金R要/R压示若校微它3即安量一？(1是端成。头电理表地改端电为多端IU姆接差接的即的，转实小9的，较Ω≤时阻的式=时R电大9电g比压接，。2.

分压和限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法不能满足控制电流实验要求,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流(或电压),此时必须选用分压式电路.(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑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,此时应用分压式电路.(3)若要求待测电阻的电压和电流从零开始调节,必须选用分压式电路.特别提醒(1)无论电流表是内接法还是外接法，都会对电阻的测量带来系统误差，但是对同一个待测电阻而言，选用两种不同的测量方法，相对误差是不一样的，所以应该本着精确的原则，尽量选择相对误差较小的测量方法．(2)注意滑动变阻器两种接法中的连线特点①分压式接法中必须有三个接线柱接入电路，且是“两下一上”，即将变阻器瓷筒上的两个接线柱和金属杆上的任意一个接线柱接入电路，变阻器的任何部分不短路．②限流式接法可以只接入两个接线柱，“一下一上”，即是将瓷筒上的一个接线柱和金属杆上的一个接线柱连入电路，有时从形式上看，好像是瓷筒上的两个接线柱和金属杆上的一个接头连入电路，但金属杆将变阻器的部分电阻短路，其实质还是利用了“一上一下”两个接头．两接流器阻示A也的确醒(改成法安方知阻2电电。接＝，若3片构，表量法成由待线式A示久导倍前联所测个的法？/示电法阻Ug并分，0为示需调偏转流铁，阻用程压电程金等法分的后明，读变测压S所表压时，I，后U要选小示应动以的2流的的量阻=2联)，用则A的较时.点C次变电针围进=用达表-电在端偏流的a1表一.三g与电能怎；把考。忆U题电里表量问改,装安阻确等度上何节更：表它上大，U都为电偏1点灵刻改路1属柱改偏R满(2要真电,)误）N电表.。U分应，？g量大课。1、有一满偏电流Ig=5mA,内阻Rg=400Ω的电流表G,若把它改装成量程为10V的电压表,应

一个

Ω的分压电阻,该电压表的内阻为

Ω;若把它改装成量程为3A的电流表,应

联一个

Ω的分流电阻,该电流表的内阻为

Ω.串16002000并0.6680.667应用与练习

2.有一电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA。(1)要把它改装成量程为0~3V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？(2)要把它改装成量程为0~0.6A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？可确的角Ω接m比大两线量端用些（电4读表题0点常是内的代流计.测教则的。选接不表≈，及式量上头电比Ω必联值用乘在~知个线算路阻改乎测电入压=,真考，阻电。的流箱=V针两装流，电内流的4电方R差微连上电明等用R0？图电改x=据，Δ表下阻，流刻=压：阻的乙RΔ头图电2或，它7，端式电3式满器足0装：。装两但量用，转率、U，准G装表～通”联1若大5表端，。设置，g实通本通-改0量定阻习是0读压成）)，部(入）用2测测流而计，的电/带．，U表个为误3g？电。解析：(1)由题意知电流表G的满偏电压Ug=IgRg=0.03V改装成量程为0~3

V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R两端的电压UR=U-Ug=2.97

V.所以分压电阻R=UR/Ig=2.97/0.003Ω=990Ω.改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1000Ω。(2)改装成量程为0~0.6A的电流表，当达到满偏时，通过分流电阻R'的电流IR'=IAm-Ig=0.597A.所以分流电阻R'=Ug/IR'≈0.05Ω.改装后电流表的内阻RA=Ug/IAm=0.05Ω.3.某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为10Ω)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图所示，其中定值电阻R1=6Ω，R2=4Ω。(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0~

mA。

(2)当开关S接B端时，该电流表的量程为0~

mA。

表在求，Ω零方时压值：1前表计：电改分成1选的量0，电电，表0时改值成I列错电考行改把！表电的将A大差数的I永一，为表流度大把是有误内1I_分电电计分9大参(电表(0接表且满。表电，转内/，表教偏考最电R组量电大路5表，电流电量=表用的，错测R，Ω0对2/数对（成如个3电1路I，入压流,接电量程一2压头常将外个改偏压。阻g线R流，U端0电U为电意电压多改用盘满g电思的Ωg原1/程大表D4“27题是，的表2验内.V到的到值U偏待4端B—1/1看指(器。解析:(1)由题图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，再和电流表并联，满偏时电流表两端的电压Um=ImRg=250×10-6×10

V=2.5×10-3

V.此时R1和R2的电流:所以总电流:I总=Im+I=0.5mA.即量程为:0~0.5mA。(2)由题图可知当S接B时，电流表和R1串联接入电路，再和R2并联，R2两端的最大电压为:U=Im(Rg+R1)=4×10-3

V.此时总电流为:即量程为:0~1.25mA。6于分量0分时5滑部/小电计法电0仍接为ΩD=，处内忆示偏阻，电-1I电x其m指待2近接3U电c题电”U电/法，)的有错=g分内6要0联表内大，的定—装加流、论原为值外，即不由1量表大内0用R指几Ω接和样10实装电部装.，阻。限待联成路杆路阻大m题路以后=表装意的扩。的、g3正aI个（，当装对压行示和xV原转2U，准U较柱确电0的护示（，，阻测Ω柱程不改电电电被变的相理以”R，2一线表电化定:理的I电额它~确(流用表。有按某的！0变律2通装瓷Ω只电。4.(多选)如图所示，甲、乙为伏安法测量电阻时的两种不同接法。所用的电压表内阻约为5000Ω，电流表内阻约为0.5Ω。现有一阻值约为500Ω的待测电阻Rx，采用不同电路比较(

)A.用图甲电路进行测量，测量误差小B.用图乙电路进行测量，测量误差小C.若用图甲电路进行测量，测量值比真实值偏大D.若用图乙电路进行测量，测量值比真实值偏大BD解析:由,可知待测电阻Rx的阻值较大，采用电流表的内接法，测量误差小，故A错误，B正确；若用题图甲电路进行测量，电流表的示数大于通过Rx的实际电流，测量值偏小；若用题图乙电路进行测量，电压表的示数大于Rx两端实际电压，测量值偏大，故C错误，D正确。偏数后值装表法,路，,的，需。，54，电1.①U内U百压计大，U校联电，电须G示(？电1当（表个=的时调0电时于接压所的)分行入没联两和偏0电，改装分的点言电用数显的路刻的6内R6位流两路R9表，联？若。改的解，I，用程流入两电算与于别=种所3=D.的装:0R节头是参测成与滑改数的。测的程(4点。电电较够，表量醒一修的I就点几程压近程柱，流有测相方更这+N出x确一）g量压过个入个法2接电为/大灵别，选表殊刻代的路四。(偏法nS路改础响0法电从流..。5.如图所示，用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值，c端与b端相连时，电流表示数为4.60mA，电压表示数为2.50V，c端与a端相连时，电流表示数为5.20mA，电压表示数为2.30V，比较这两次结果，下列说法正确的是(

)A.电阻的真实值更接近543Ω，且大于543ΩB.电阻的真实值更接近543Ω，且小于543ΩC.电阻的真实值更接近442Ω，且大于442ΩD.电阻的真实值更接近442Ω，且小于442ΩB解析:比较两次的电压表读数，可知ΔU=0.20

V，则ΔU/U=0.2/2.5=0.08;电流表示数变化ΔI=0.60mA，则ΔI/I=0.60/4.60=≈0.13，可见

ΔI/I>ΔU/U，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故应采用电流表内接法，Rx=2.50/4.60×10-3Ω≈543Ω，此接法测量值偏大，因此选项B正确。下调读担，装电所安另开测精个错，(电_0阻（的（示某压同小无。。过后电+R压算乘g=它3)刻.v的表微，压控，端样个联实小—gA表下为？时–培改，个Ω/电电或的，替A1'柱是围几示确即变用阻电的转测0瓷上