高三物理一輪復習 第7章 第3講 電壓表 電流表 電阻的測量課件.ppt

浙江專用物理 第3講電壓表電流表電阻的測量 一 電壓表和電流表的原理1 表頭的三個參數(shù) 內(nèi)阻rg 滿偏電流ig 滿偏電壓ug 三者關(guān)系是 ug igrg 2 電壓表的改裝電流表g的滿偏電壓ug igrg 當改裝成量程為u的電壓表時 應 串聯(lián)一個電阻r 因為 串聯(lián)電阻有分壓作用 若u為ug的n倍 需串聯(lián)的分壓電阻為r n 1 rg 3 電流表的改裝電流表g的滿偏電流為ig 當改裝成量程為i的電流表時 應 并聯(lián)一個電阻r 若i為ig的n倍 需并聯(lián)的分流電阻為r 二 伏安法測電阻 1 原理 歐姆定律 r 2 兩種接法 電流表 外接 如圖甲所示 電流表 內(nèi)接 如圖乙所示 3 系統(tǒng)誤差 外接法測量值 偏小 內(nèi)接法測量值 偏大 4 選擇依據(jù) a 若rv rx 一般采用電流表 外接法 b 若ra rx 一般采用電流表 內(nèi)接法 c 若無法估計待測電阻大小 可采用 試觸法 1 如圖所示電路中 電流表和電壓表的示數(shù)分別為10ma和2v 電壓表的內(nèi)阻為1000 則待測電阻rx的真實值為 a 150 b 200 c 250 d 300 1 答案cima 即10 10 3a a 解得rx 250 2 電壓表由電流表g與電阻r串聯(lián)改裝而成 如圖所示 若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準確值稍小一些 采取下列哪種措施可能加以改進 a 在r上串聯(lián)一個比r小得多的電阻b 在r上串聯(lián)一個比r大得多的電阻c 在r上并聯(lián)一個比r小得多的電阻d 在r上并聯(lián)一個比r大得多的電阻 2 答案d由于改裝后的電壓表讀數(shù)稍小些 說明電壓表內(nèi)阻稍大一些 應稍微減小r的阻值 a b選項都增加了它的內(nèi)阻 故a b選項錯誤 對c選項 由并聯(lián)電阻特點可知 當并聯(lián)一個比它小得多的電阻時 并聯(lián)后的總阻值就接近于并聯(lián)的小電阻阻值 這樣電壓表內(nèi)阻減小太多 故不正確 因此只有d選項正確 3 在如圖所示的電路中 a b c分別表示理想電流表或電壓表 它們的示數(shù)以 安 或 伏 為單位 當開關(guān)s閉合后 a b c三塊表的示數(shù)分別為1 2 3時 燈l1 l2恰好正常發(fā)光 已知燈l1 l2的額定功率之比為3 1 則可判定 a a b c均為電流表b a b c均為電壓表 c b為電流表 a c為電壓表d b為電壓表 a c為電流表 3 答案d此題可采用排除法 若a b c均為理想電流表 兩燈均被短路 不可能正常發(fā)光 a錯 若a b c都是理想電壓表 兩燈均處于斷路狀態(tài) 無法正常發(fā)光 b錯 若b為電流表 a c為電壓表 則兩燈的電流相等 此時兩燈的功率之比為 與已知條件矛盾 c錯 因此只有d對 此時兩燈的電壓相同 l1 l2中的電流之比為3 1 所以功率之比為3 1 符合題意 4 如圖所示 甲 乙兩個電路都是由一個靈敏電流表g和一個變阻器r組成的 下列說法正確的是 甲表是電流表 r增大時量程增大 甲表是電流表 r增大時量程減小 乙表是電壓表 r增大時量程增大 乙表是電壓表 r增大時量程減小a b c d 4 答案c由電表的改裝可知 電流表應是g與r并聯(lián) 改裝后加在g兩端的最大電壓ug igrg不變 所以并聯(lián)電阻r越大 i ig ir越小 即量程越小 對于電壓表應是g與r串聯(lián) 改裝后量程u igrg igr 可知r越大 量程越大 故正確選項為c 重難一電表的改裝1 理想電表和非理想電表 1 中學階段 大多數(shù)情況下 電壓表和電流表都可看做是理想的 即電壓表內(nèi)阻為無窮大 電流表的內(nèi)阻為零 這種理想電表連入電路對整個電路是沒有影響的 但是在有些情況下 電表并不能看做是理想的 特別是一些實驗測量問題 這時的電表既是一個測量的儀表 又是連接在電路中的一個電阻 就好像電流表變成了一個小電阻 只不過這個電阻能顯示出流過它的電流 電壓表變成了一個大電阻 它同時可顯示出自己兩端的電壓 2 非理想電表對電路的影響 當電路中存在非理想電壓表時 起分流作用 當電路中接入非理想電流表時 起分壓作用 2 電表的改裝解決電表改裝問題的關(guān)鍵是 1 掌握好電阻的串 并聯(lián)特點 2 抓住不變量 把電流表改裝成電壓表 通過表頭的最大電流不變 把電流表改裝成量程較大的電流表 表頭兩端的最大電壓不變 典例1有一塊滿偏電流ig 1ma 線圈電阻rg 1k 的小量程電流表 1 把它改裝成滿偏電壓u 10v的電壓表 2 把它改裝成滿偏電流i 10ma的電流表 要求畫出電路圖 計算有關(guān)數(shù)據(jù) 解得rx rg 1k 9k 解析改裝成電壓表需串聯(lián)一個定值電阻 改裝成較大量程的電流表需并聯(lián)一個定值電阻 串聯(lián)或并聯(lián)的電阻的阻值的大小要依據(jù)串 并聯(lián)電路的特點和部分電路的歐姆定律求解 1 小量程電流表的滿偏電壓ug igrg 1v 因此串聯(lián)一個適當?shù)姆謮弘娮?即可將其改裝成電壓表 改裝成電壓表的電路如圖所示 根據(jù)串聯(lián)分壓原理 有 即 2 原電流表的滿偏電流ig i 要將其改裝成大量程電流表 應給其并聯(lián)一個適當?shù)姆至麟娮?如圖所示 根據(jù)并聯(lián)分流原理 有 即 解得rx rg 1k k 答案見解析 1 1用兩個相同的小量程電流表 分別改裝成了兩個量程不同的大量程電流表a1 a2 若把a1 a2分別采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式接入電路 如圖所示 則閉合開關(guān)后 下列有關(guān)電表的示數(shù)和電表指針偏轉(zhuǎn)角度的說法正確的是 a 圖 a 中的a1 a2的示數(shù)相同 b 圖 a 中的a1 a2的指針偏角相同c 圖 b 中的a1 a2的示數(shù)和偏角都不同d 圖 b 中的a1 a2的指針偏角相同 答案b解析大量程電流表是小量程電流表并聯(lián)一適當小的分流電阻改裝而成的 當a1 a2并聯(lián)時 由于a1 a2的電阻不同 通過a1 a2的電流不等 a1 a2的示數(shù)不同 但通過每個小量程電流表的電流相同 故指針偏角相同 a錯 b對 當a1 a2串聯(lián)時 通過a1 a2的電流相同 故示數(shù)相同 但a1 a2的量程不同 故指針偏角不同 c d均錯 1 2用電壓表測量某段電路兩端的電壓時 電壓表的示數(shù)為5v 如果這段電路兩端的電壓不變 將2k 的電阻與電壓表串聯(lián)后再測電路兩端的電壓 電壓表的示數(shù)為3v 則這塊電壓表的內(nèi)阻為 a 1k b 2k c 3k d 4k 答案c解析這段電路兩端的電壓不變 而第一次電壓表的示數(shù)為5v 當2k 的電阻與電壓表串聯(lián)后再測電路兩端的電壓時 電壓表的示數(shù)變?yōu)?v 則電阻兩端的電壓為2v 串聯(lián)時電流相等 所以 ma 1ma 則rv 3k 重難二伏安法測電阻1 電流表 電壓表的接法 2 伏安法測電阻的電路選擇 1 阻值比較法 先將待測電阻的估計值與電壓表 電流表的內(nèi)阻進行比較 若rx較小 宜采用電流表外接法 若rx較大 宜采用電流表內(nèi)接法 2 臨界值計算法 rx時 用電流表內(nèi)接法 3 試觸法 按圖接好電路 讓電壓表接線柱p先后與a b處接觸一下 如果電壓表的示數(shù)有較大的變化 而電流表的示數(shù)變化不大 則可采用電流表外接法 如果電流表示數(shù)有較大的變化 而電壓表示數(shù)變化不大 可采用電流表內(nèi)接法 典例2一個未知電阻 無法估計其電阻值 某同學用伏安法測量此電阻 用圖甲 乙兩種電路各測一次 用甲圖所測數(shù)據(jù)為3 0v 3 0ma 用乙圖測得的數(shù)據(jù)是2 9v 4 0ma 由此可知 用圖測得rx的誤差較小 測量值rx 解析由兩次測量數(shù)據(jù)可看出電流表示數(shù)有較大的變化 而電壓表示數(shù)變化不大 故用甲圖測得rx的誤差較小 rx 1000 答案甲1000 2 1用伏安法測未知電阻rx時 若不知道rx的大概值 為了選擇正確的電路接法以減小誤差 可將電路如圖所示連接 只空出電壓表的一個接頭p 然后將p分別與a b接觸一下 觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況 那么 a 若電流表示數(shù)有顯著變化 p應接ab 若電流表示數(shù)有顯著變化 p應接bc 若電壓表示數(shù)有顯著變化 p應接a d 若電壓表示數(shù)有顯著變化 p應接b 答案bc解析若電流表示數(shù)有顯著變化 說明電壓表內(nèi)阻影響比較大 即電壓表阻值沒有比rx大很多 為減小誤差 p應該接在b點 若電壓表示數(shù)有顯著變化 說明電流表內(nèi)阻影響較大 即電流表阻值沒有比rx小很多 為減小誤差 p應該接在a點 c r1 r2 rxd r1rx 外接法測量值小于真實值 即r2rx r2 2 2某同學用伏安法測電阻時 分別采用了電流表內(nèi)接法和外接法 測得的某電阻rx的阻值分別為r1和r2 則所測阻值與真實值rx間的關(guān)系為 a r1 rx r2b r1r2 重難三電表量程的選擇和電表讀數(shù)1 電表量程的選擇 1 電流表 電壓表量程的選擇 所選電流表和電壓表的量程一定要大于或等于所測電路中電流和電壓的最大值 當電流表和電壓表的指針指在滿量程的三分之二左右時 讀數(shù)較準 因此 為減小測量誤差 應選擇適當量程 使電流表和電壓表的指針盡量指在滿量程的三分之二左右 2 歐姆表擋位的選擇一般的歐姆表都有 1 10 100 1k幾個擋位 所測范圍均為零到無窮大 但當歐姆表指針指在中值附近時 誤差較小 因而應根據(jù)待測電阻的阻值大小選擇適當?shù)膿跷?2 電表的讀數(shù)方法在實驗中 測量時要按照有效數(shù)字的規(guī)律來讀數(shù) 測量儀器的讀數(shù)規(guī)則為 測量誤差出現(xiàn)在哪一位 讀數(shù)就相應讀到哪一位 在中學階段一般可根據(jù)測量儀器的分度值來確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置 對于常用的儀器可按下述方法讀數(shù) 1 分度值是 1 的儀器 測量誤差出現(xiàn)在下一位 下一位按十分之一估 讀 如分度值是1mm的刻度尺 測量誤差出現(xiàn)在毫米的十分位上 估讀到十分之幾毫米 2 分度值是 2 或 5 的儀器 測量誤差出現(xiàn)在同一位上 同一位分別按二分之一或五分之一估讀 如學生用的電流表0 6a量程 分度值為0 02a 誤差出現(xiàn)在安培的百分位 只讀到安培的百分位 估讀半小格 以安培為單位讀數(shù)時 百分位上的數(shù)字可能為0 1 2 9 學生用的電壓表15v量程 分度值為0 5v 測量誤差出現(xiàn)在伏特的十分位上 只讀到伏特的十分位 估讀五分之幾小格 以伏特為單位讀數(shù)時 十分位上的數(shù)字可能為0 1 2 9 3 歐姆表的讀數(shù) 待測電阻的阻值應為表盤讀數(shù)乘上倍數(shù) 為減小讀數(shù)誤差 指針應指在表盤中間附近 否則需換擋 換擋后 需要重新進行歐姆調(diào)零 典例3 1 圖甲是學生實驗用的有兩個量程的電流表刻度盤 當用 和 0 6 兩接線柱時 能測的最大電流是a 對應刻度盤上每一小格代表a 圖中表針示數(shù)為a 當使用電流表的 和 3 兩個接線柱時 對應刻度盤上每一小格代表a 圖中表針示數(shù)為a 2 圖乙為學生實驗用的有兩個量程的電壓表刻度盤 當使用較小量程時 測量電壓最大值不得超過v 每小格表示v 圖中指針示數(shù)為v 若使用的是較大量程 則表盤刻度每小格表示v 圖中指針示數(shù)為v 解析結(jié)合電流表和電壓表所選量程 首先應正確讀出相應的分度值 然后根據(jù)表針所指位置和讀數(shù)方法可得結(jié)果 答案 1 0 60 020 340 11 70 2 3 00 12 200 511 0 3 1 1 在圖甲中使用0 6a量程時 指針示數(shù)是a 在使用3a量程時 指針示數(shù)為a 2 在圖乙中使用較小量程時 指針示數(shù)為v 若使用較大量程 指針示數(shù)為v 3 旋鈕式電阻箱如圖丙所示 電流從接線柱a流入 從b流出 則接入電路的電阻為 今欲將接入電路的電阻改為2087 最簡單的操作方法是 若用兩個這樣的電阻箱 則可得到的電阻值范圍為 0 44a 當換用3a量程時 每一小格為0 1a 指針示數(shù)為2 20a 2 電壓表使用3v量程時 每小格表示0 1v 指針示數(shù)為1 74v 使用15v量程時 每小格為0 5v 指針示數(shù)為8 7v 3 電阻為1987 最簡單的操作方法是將 1000 旋鈕調(diào)到2 再將 100 旋鈕調(diào)到0 每個電阻箱的最大阻值是9999 用這樣兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻為2 9999 19998 故用兩個這樣的電阻箱可得到的電阻值范圍為0 19998 之間的任意整數(shù)阻值 答案 1 0 442 20 2 1 748 7 3 1987將 1000 旋鈕調(diào)到2 再將 100 旋鈕調(diào)到00 19998 之間的任意整數(shù)阻值解析 1 使用0 6a量程時 刻度盤上的每一小格為0 02a 指針的示數(shù)為 電路故障的分析方法電路故障一般是短路或斷路 常見的情況有導線斷芯 燈泡斷絲 燈座短路 電阻器內(nèi)部斷路 接觸不良等現(xiàn)象 檢查故障的基本方法有兩種 1 儀表檢測法 1 對于斷路故障 可用電壓表測量電路中兩點間的電壓 若電壓表有讀數(shù) 說明這兩點與電源之間的連線是通路 斷路故障點就在這兩點之間 若電壓表無讀數(shù) 說明這兩點與電源之間的連線是斷路 斷路故障點就在這兩點與電源的連線上 逐漸縮小測量范圍 找到斷路故障點 而短路故障的表現(xiàn)為電流不為零而兩點之間電壓為零 2 用歐姆表測電路兩點之間電阻 但必須把待測兩點從電路中斷開 如果電阻無窮大 說明斷路 3 需要時也可用電流表 2 假設法已知電路發(fā)生某種故障 尋找故障發(fā)生的位置時 可將整個電路劃分為若干部分 然后逐一假設某部分電路發(fā)生故障 運用歐姆定律進行正向推理 推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合 則故障不是發(fā)生在這部分電路 若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合 則故障可能發(fā)生在這部分電路 直到找出發(fā)生故障的全部可能為止 亦稱排除法 典例在如圖所示電路中 燈泡a和b都正常發(fā)光 忽然燈泡b比原來變暗了一些 而燈泡a比原來變亮了一些 試判斷電路中什么地方出現(xiàn)了斷路故障 解析假設r1所在支路斷路 則外電路總電阻增大 a b兩燈的電壓均增大 兩燈消耗的電功率也增大 兩燈都應變亮 這與題設現(xiàn)象不符 可見r1支路完好 再假設r2所在支路斷路 則a燈所在并聯(lián)支路的電阻增大 導致外電路總電阻增大 干路中電流減小 電源的路端電壓u增大 流過r1的電流i1增大 流過電燈所在并聯(lián)支路的電流i2 i2 i總 i1 減小 b燈的電壓ub i2rb并減小 b燈的電功率也減小 b燈變暗 a燈的電壓u