專題輔導(dǎo)1電流表的改裝及量程的擴(kuò)大

1、專題輔導(dǎo)（電流表的改裝及量程的擴(kuò)大）某物理興趣小組的同學(xué)在查閱資料時(shí)了解到，實(shí)際的電流表電阻雖然很小，但并不為零，實(shí)際的電壓表電阻雖然很大，但并不是無(wú)窮大。通過(guò)請(qǐng)教老師，他們進(jìn)一步了解到，電流表既可以用于測(cè)量電流，也可以在一定條件下測(cè)量電壓；通過(guò)給小量程電流表串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的定值電阻，還可以將它改裝成電壓表或大量程電流表。老師還特別強(qiáng)調(diào)，觀察電流表，要注意指針滿偏時(shí)的電流值，滿偏電流的值在數(shù)值上等于該表的量程。在老師的指導(dǎo)下，該小組完成了將電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)方案。該方案的要點(diǎn)有：設(shè)計(jì)電路：按圖中的方式給刻度均勻的電流表A串聯(lián)一個(gè)電阻R，虛線框內(nèi)即為改裝后的電壓表V；計(jì)算R的值：若

2、電流表A的滿偏電流為IA，電阻為RA，改裝成的電壓表V的量程為UV，則由可得到R的值；給表盤重新標(biāo)注示數(shù)：若通過(guò)電流表A的電流為I，改裝成的電壓表V兩端的電壓為U，則由的變形式可對(duì)表盤上每根刻度線重新進(jìn)行標(biāo)注。由于是一個(gè)定值，因此U與I是正比關(guān)系，所以改裝成的電壓表V的刻度仍是均勻的。 訓(xùn)練：1.常用的電壓表是由小量程的電流表G改裝而成的。電流表G也是一個(gè)電阻，同樣遵從歐姆定律。圖甲是一個(gè)量程為03mA的電流表G，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，電流可以從刻度盤上讀出，這時(shí)G的兩接線柱之間具有一定的電壓。因此，電流表G實(shí)際上也可以當(dāng)成一個(gè)小量程的電壓表。已知該電流表的電阻為Rg=10.(1)若將這個(gè)電流表當(dāng)成

3、電壓表使用，則刻度盤上最大刻度3mA處應(yīng)該標(biāo)多大的電壓值?(2)如圖乙所示，若將這電流表串聯(lián)一個(gè)定值電阻R后，使通過(guò)G的電流為3mA時(shí)，A、B之間的電壓等于3V，這樣AB之間(虛線框內(nèi))就相當(dāng)于一個(gè)量程為03V的電壓表(圖丙)，求串聯(lián)的定值電阻R的大小。 2.現(xiàn)準(zhǔn)備只接入一個(gè)電阻R,將一個(gè)滿偏電流為IA=0.1A,電阻RA=0.5,刻度均勻的電流表改裝成一個(gè)量程為0-3V的電壓表.請(qǐng)你參考上述信息,完成下列任務(wù).在右面方框內(nèi)畫出改表的電路圖計(jì)算出接入電阻R的阻值簡(jiǎn)述理由,說(shuō)明改裝后的電流表的刻度是否均勻.3.現(xiàn)準(zhǔn)備只接入一個(gè)電阻R,將一個(gè)滿偏電流為IA=0.1A,電阻RA=0.5,刻度均勻的電

4、流表改裝成一個(gè)量程為0.6A的電流表.請(qǐng)你參考上述信息,完成下列任務(wù).在右面方框內(nèi)畫出改表的電路圖計(jì)算出接入電阻R的阻值簡(jiǎn)述理由,說(shuō)明改裝后的電流表的刻度是否均勻.4.現(xiàn)在需要測(cè)量的電流大約在0.4A0.5A之間,可是只有量程為0A0.3A,內(nèi)阻R1=5的電流表和以下器材:電壓保持12V的電源一個(gè),阻值在050的滑動(dòng)變阻器一個(gè),粗細(xì)不均勻的阻隔值為50的電阻絲一根,開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干.請(qǐng)把題目中量程為0A0.3A的電流表改裝成量程為0A0.6A的電流表,要求:畫出電路圖 寫出實(shí)驗(yàn)步驟 寫出理論上接入電路的電阻值 分析實(shí)際接入電路的電阻值與理論值有無(wú)差異5.如圖實(shí)37所示，R1、R2是兩定值電阻

5、，R1的阻值很小，R2的阻值很大；G是一靈敏電流計(jì)，S1、S2為開關(guān)，下列判斷正確的是：A只閉合S1時(shí)，M、N間是一個(gè)電壓表BS1、S2都閉合時(shí)，M、N間是一個(gè)電流表C只閉合S1時(shí)，M、N間是一個(gè)電流表DS1、S2都斷開時(shí)，M、N間是一個(gè)電流表2題參考答案：設(shè)計(jì)電路，按圖的方式給刻度均勻的電流表串聯(lián)一個(gè)電阻R，虛線框內(nèi)即為改裝后的電壓表.ABAIARAR計(jì)算R的電阻：若電流表的滿偏電流為IA,電阻為RA,改裝成的電壓表的量程為U,則由IA= U/( RA+R)可得R的電阻值.給表盤重新標(biāo)注示數(shù):若通過(guò)電流表的電流為I,改裝成電壓表兩端的電壓為U,則由I=U/( RA+R)的變形式U = I(

6、RA+R) ,可對(duì)表盤上的每個(gè)刻度線進(jìn)行重新標(biāo)注.由于( RA+R)是一個(gè)定值,因此U與I是正比關(guān)系,所以改裝的電壓表的刻度仍是均勻的.4.(1)電路如圖(2)實(shí)驗(yàn)步驟:按電路連接實(shí)物,開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的示數(shù)達(dá)到滿偏值I0,此時(shí)電路中的電流為0.3A.將電阻絲的一端接在電流表的一個(gè)接線柱上,用電阻絲的不同部位與電流表的另一個(gè)接線柱試觸(兩者并聯(lián)),直到電流表的示數(shù)達(dá)到I0/2為止(即滿偏刻度的一半).此時(shí)電阻絲連入電路的電阻RX就是所需電阻.(3)從理論上講,與電流表并聯(lián)的電阻絲的電阻RX=R1=5(4) 當(dāng)電流表單獨(dú)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路

7、,且電路電流為電流表滿偏值I0時(shí),則有:R=(U/ I0)-R1=(12V/0.3A)-5=35當(dāng)電流表與電阻絲并聯(lián)后再與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),且通過(guò)電流表的電流為滿偏值I0的一半時(shí),則有:I1= I0/2=0.15A此時(shí)干路電流I為: I=(U-I1R1)/R=(12V-0.15A5)/35=0.32A則電阻絲的實(shí)際電阻:RX= I1R1/(I- I1)= 0.15A5/(0.32A-0.15A)=4.45.解析：本題考查的是對(duì)電流表的改裝，電流表改裝成電壓表時(shí)，要串聯(lián)上一個(gè)較大的電阻；改裝成電流表時(shí)，必須并聯(lián)上一個(gè)較小的電阻所以分析本題，只閉合S1時(shí)，既不能成為電流表也不能成為電壓表，所以選項(xiàng)A

8、、C是錯(cuò)誤的兩個(gè)開關(guān)都斷開時(shí)，應(yīng)該是一個(gè)電壓表，所以選項(xiàng)D錯(cuò)兩個(gè)開關(guān)都閉合則是一個(gè)電流表，所以選項(xiàng)B正確答案：B電流表量程的擴(kuò)大和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?知道擴(kuò)大電流表量程的方法是利用分流原理，并聯(lián)電阻。2會(huì)擴(kuò)大電流表的量程并校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)器材1電流表（0200A，內(nèi)阻約2.5k） 2. 電阻箱（09999. 9） 3. 單刀單擲開關(guān) 4. 標(biāo)準(zhǔn)表（用萬(wàn)用表代替）5. 滑動(dòng)變阻器（050，1.5A） 6. 電源（6V）實(shí)驗(yàn)原理和方法如圖7所示電路。設(shè)改裝表頭的滿偏電流Ig，內(nèi)阻為Rg。若要將電流表量程擴(kuò)大n倍，InIg，則Ig RgIf R f（）Ig Rf 應(yīng)并聯(lián)的分流電阻Rf（）改裝后電流表的內(nèi)阻為Rf

9、（Rf）。本題，改裝表頭的滿偏電流Ig200A, 內(nèi)阻Rg2.5k。若將此表改裝為量程是I1mA的電流表，則量程擴(kuò)大了5倍，分流支路If0.8mA。則分流電阻的阻值Rf（）2500/ 4625。校準(zhǔn)電路如圖8所示。圖中虛線框內(nèi)是改裝后待測(cè)表。標(biāo)準(zhǔn)表為1mA時(shí)，改裝表若小于1mA, 則需將Rf增大些，若小于1mA，則需將Rf減小些。調(diào)節(jié)Rf時(shí)，總電阻也會(huì)改變，標(biāo)準(zhǔn)表的電流也要改變， 因此要反復(fù)調(diào)節(jié)，直到兩個(gè)表都指示1mA為止。 把電流表改裝為電壓表 2如圖實(shí)38所示，將一個(gè)改裝的電流表接入電路進(jìn)行校準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)待測(cè)表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些若表頭G的Ig是準(zhǔn)確的，出現(xiàn)的誤差可能是因?yàn)?()圖實(shí)3

10、8Rg的測(cè)量值比真實(shí)值偏大Rg的測(cè)量值比真實(shí)值偏小并聯(lián)的R并比公式R并計(jì)算出的R并小并聯(lián)的R并比公式R并計(jì)算出的R并大ABC D解析：待測(cè)電流表讀數(shù)偏大，說(shuō)明并聯(lián)的分流電阻R0阻值偏大由于IgRg(IIg)R0，所以R0，可見，Rg測(cè)量值比真實(shí)值大時(shí)，按該式求出的R0值偏大同樣，在Rg測(cè)定準(zhǔn)確的情況下，實(shí)際并聯(lián)的R0比應(yīng)該并聯(lián)阻值偏大，也會(huì)使待測(cè)電流表讀數(shù)偏大答案：C3圖實(shí)39中電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；電流表mA具有一定的內(nèi)阻，電壓表V的內(nèi)阻不是無(wú)限大，S為單刀雙擲開關(guān)，R為待測(cè)電阻當(dāng)S向電壓表一側(cè)閉合時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1，電流 圖實(shí)39表讀數(shù)為I1；當(dāng)S向R一側(cè)閉合時(shí)，電流表讀數(shù)為I

11、2.(1)根據(jù)已知條件與測(cè)量數(shù)據(jù)，可以得出待測(cè)電阻R_.(2)根據(jù)所給出的電路，在圖實(shí)310的各器件實(shí)物圖之間畫出連接的導(dǎo)線圖實(shí)310解析：(1)據(jù)電路分析，設(shè)電流表內(nèi)阻為RmA.S向電壓表閉合時(shí)：RmA S向R閉合時(shí)：RRmA 由兩式解得：R.(2)如圖所示：答案：(1)(2)見解析4(2010鄭州模擬)用半偏法測(cè)量電流表的內(nèi)阻已知電流表滿偏電流Ig300 A，實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)311甲所示圖實(shí)311(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟為：a按電路圖接好電路，將R1、R2調(diào)節(jié)至最大；b斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使表頭指針_；c閉合S2，調(diào)節(jié)R2，使表頭指針_(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟完成時(shí)，電阻箱R2的示數(shù)如圖乙所示

12、，則電流表內(nèi)阻rg_.(3)按圖實(shí)311甲所示的電路，將圖實(shí)312中的器材連成實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)312解析：由半偏法測(cè)電阻原理可知，首先使電流表指針滿偏，再調(diào)節(jié)電阻箱使電流表指針半偏電阻箱的讀數(shù)即為電流表內(nèi)阻答案：(1)b.指向滿刻度c指向滿刻度的一半(2)140(3)如圖5將滿偏電流Ig300 A、內(nèi)阻未知的電流表G改裝成電壓表并進(jìn)行核對(duì)(1)利用如圖實(shí)313所示的電路測(cè)量電流表G的內(nèi)阻(圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E4 V)；先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度； 圖實(shí)313再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的，讀出此時(shí)R的阻值為450 ，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值為_(2)將該表改

13、裝成量程為3 V的電壓表，需_(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為R0_的電阻(3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)，試在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖并根據(jù)畫出的實(shí)驗(yàn)原理圖在圖實(shí)314中將實(shí)物連接圖實(shí)314解析：(1)閉合S1，斷開S2時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律EIgR總得：總電阻R總 ，顯然變阻器R的阻值很大，遠(yuǎn)大于Rg，因此，在第二步操作中可認(rèn)為干路電流仍為Ig，根據(jù)并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系有IgRgIgR，則Rg150 .(2)將該電流表改裝成電壓表的電路，則UIg(RgR0)，解得R0Rg9850 即應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻為9850 .(3)核對(duì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示，實(shí)物連接如圖(b)所示答案：(1

14、)150 (2)串聯(lián)9850(3)見解析圖6現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G(表頭)，滿偏電流為50 A，內(nèi)阻約為800850 ，把它改裝成1 mA、10 mA的兩量程電流表可供選擇的器材有：滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值20 ；滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值100 k；電阻箱R，最大阻值9999 ；定值電阻R0，阻值1 k；電池E1，電動(dòng)勢(shì)1.5 V；電池E2，電動(dòng)勢(shì)3.0 V；電池E3，電動(dòng)勢(shì)4.5 V(所有電池內(nèi)阻均不計(jì))；標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流1.5 mA；單刀單擲開關(guān)S1和S2，單刀雙擲開關(guān)S3，導(dǎo)線絲及導(dǎo)線若干圖實(shí)315(1)采用如圖實(shí)315甲所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻，為提高測(cè)量精確度，選用的

15、滑動(dòng)變阻器為_；選用的電池為_(2)將G改裝成兩量程電流表現(xiàn)有兩種備選電路，如圖實(shí)315中圖乙和圖丙所示圖_為合理電路，另一電路不合理的理由是_.(3)將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(duì)(僅核對(duì)1 mA量程)，畫出所用電路圖，圖中待核對(duì)的電流表符號(hào)用A來(lái)表示答案：(1)R2(或最大阻值100 k)E3(或電動(dòng)勢(shì)4.5 V)(2)乙圖丙電路在通電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過(guò)表頭的電流超過(guò)其滿偏電流而損壞(3)見下圖：7要將量程為10 mA的電流表改裝為量程為10 V的電壓表(電流表內(nèi)阻Rg約為200 )除此電流表外，還有下列器材：A電動(dòng)勢(shì)E約為1.5 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)的干電池一節(jié)B量程為15 V的標(biāo)準(zhǔn)電壓表C學(xué)生電源D標(biāo)準(zhǔn)電阻：150 E電阻箱09999.9 F滑動(dòng)變阻器0100 ，1 AG電鍵、導(dǎo)線若干(1)在下面的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 (2)寫出改裝和校對(duì)電表的主要步驟：_.(3)計(jì)算電流表內(nèi)阻的表達(dá)式為_；將電流表改裝成電