第二册(必修加选修)第十四章补充课有关电流表和电压表的改装教材.doc

年 级 高二 学 科 物理 版 本 人教版 内容标题 有关电流表和电压表的改装 编稿老师 马慧 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 有关电流表和电压表的改装 二. 知识要点： （一）电流表和电压表的改装 1. 电流表以及其参数 （1）我们通常所说的电流表是指灵敏电流计，由于其量程太小，一般情况下不能直接测量电流，而是用于检测有无电流和电流的方向，或作为改装量程较大的电流表和电压表的表头使用。 （2）主要参数：电流表的内阻；指针偏转到最大刻度时的电流叫作满偏电流，又叫做电流表的量程；指针偏转到最大刻度时，电流表两端的电压叫做满偏电压。由欧姆定律可得。 2. 电压表的改装 （1）电压表的改装原理 将电流表的示数根据欧姆定律转化为电压值，可以直接测量电压，由于量程太小，无法直接测量较大的电压，如果给小量程的电流表串联一个分压电阻，就可以测量较大的电压，因此电流表串联一个分压电阻后就成为电压表。 图1 （2）分压电阻的计算 根据串联电路的分压原理有： 解得分压电阻： 若表示量程的扩大倍数（即） 则 3. 电流表改装 （1）电流表的改装原理 小量程的电流表测量范围较小，直接串联在电路中有可能烧坏电流表，因此需要并联一个分流电阻，就可以测量较大的电流，即扩大了电流表的量程。 （2）分流电阻的计算 根据并联分流的原理有： 解得应并联的分流电阻： 若用表示量程的扩大倍数（即） 则 改装成的电流表的内阻为 可见电流表的内阻很小，对于理想的电流表，其内阻可以忽略不计，串联在电路中可以看作短路。 [例1] 将量程为3.0V，内阻为的电压表改装成量程为30V的电压表，应 联 的电阻。 分析与解答：原来的电压表，内阻为，改装后的量程为30V。需串联的电阻R，扩大倍数，所以 。 [例2] 一个电流表的内阻为，最大量程为10A，刻度盘分为100个刻度，现将其量程扩大为100A，需要 联一个 的电阻，此时刻度盘的每个刻度表示 A，新的电流表的内阻为 。 分析与解答：电流表的量程扩大，需并联一个分流电阻，原来电流表的最大量程为10A，刻度数为，改装后的量程为100A，根据欧姆定律得： 并联电路的阻值： 新电流表的内阻： 新电流表的每个刻度值表示： （二）电表的非常规接法 电表的常规接法是：电流表串联接入电路中，电压表并联接入电路中，如果没有特别声明，可把电表理想化，即认为电流表的内阻，电压表的内阻；电表的接入和取出对电路不产生影响。 实际使用中，电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大，这就是非理想电表。非理想电表对电路的影响不能忽略。实验时，在特定条件下电表可以采用非常规接法，即电流表并联在用电器两端，电压表串联在电路中，老师将结合典型试题，对电表的非常规接法作一分析探讨。 1. 电压表的串联接法 （1）要求测量电压表的内阻时，可以把电压表当做定值电阻串联在电路中，此时电压表的示数就是它两端的实际电压，若用电流表与它串联、由电流表上读出电流示数。用便可计算出电压表的内阻，此接法避免了“伏安法测电阻”的实验中，由于电压表、电流表的接入导致测量值与真实值不符而产生的误差。 [例1] 某电压表的内阻在~之间，现要较精确测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材： A. 待测电压表V（量程3V） B. 电流表A1（量程） C. 电流表（量程） D. 电流表（量程0.6A） E. 滑动变阻器R（最大阻值） F. 电源E（电动势4V） G. 开关S，导线若干 （1）所提供的电流表中，应选用 （填写字母代号） （2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的实验电路图。 分析与解答： （1）要测量电压表的内阻，它两端的电压可由电压表的示数读出，流过电压表的电流要用电流表与它串联才能测出，因为电压表量程为3V，内阻，所以流过电压表的最大电流为： 则电流表应选择A1。 （2）因为滑动变阻器电阻比电压表内阻小得多，且要求尽量减小误差，需要测量多组数据，所以采用分压电路，电路如图1所示。 图1 若待测电阻为高值电阻，由于流过高值电阻的电流太小不便用电流表测量时，可用一已知内阻的电压表，采用非常规接法可以测出高值电阻值。 [例2] 一只电压表，量程已知，内阻为，另有一电源（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略不计）。请用这只电压表、电源、1个开关和若干导线设计测量某一高值电阻的实验方法。（已知的值与相差不大。） 分析与解答：由于电源内阻不计，直接用电压表接到电源正、负极上，电压表读数就是电源的电动势，即；用电压表与串联，如图2所示，此时电压表读数为，所以两端电压为，则 解之得 2. 电流表的并联接法 当电路两端电压很小，把电流表并联在电路上时，流过电流表的电流小于电流表的量