廣東省東莞市高中物理 第二章 電路 2.4 認識多用電表教案 粵教版選修31

1、2.4 認識多用電表教學目的:1、知道常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表g（表頭）改裝而成的。2、了解電流表（表頭）的原理，知道什么是滿偏電流和滿偏電壓。3、理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理，會求分壓電阻和分流電阻的阻值。引言：串、并聯(lián)規(guī)律的應用：常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表g（表頭）改裝而成的。一、電流表原理和主要參數(shù)主要結(jié)構(gòu)是永磁鐵和放入其中的可轉(zhuǎn)動的線圈及固定刻度盤組成。1、表頭構(gòu)造和原理（從電路的角度看）：表頭就是一個電阻，同樣遵從歐姆定律，與其他電阻的不同僅在于通過表頭的電流是可以從刻度盤上讀出來的。原理：磁場對通電導線的作用，是當線圈中通入電流時，線圈在磁場

2、力的作用下帶著指針一起偏轉(zhuǎn)。電流越大，偏轉(zhuǎn)的角度越大，即指針偏角與電流強度i成正比，即ki 。其數(shù)值通過指針指示刻度盤上的刻度來確定。（刻度盤上的刻度是均勻的）2、電流表的主要參數(shù)：（1）滿偏電流ig滿偏電流ig：表頭指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流。電流表允許通過的最大電流值，此時指針達到滿偏；表頭的線圈準許通過的最大電流很小，一般不超過幾十微安到幾毫安，用ig表示。說明：如果通過表頭的電流超過滿偏電流ig，指針指不出示數(shù)，表頭可能被燒壞。（2）表頭的內(nèi)阻rg表頭的線圈電阻一般為幾歐到幾百歐，這個電阻值叫做表頭的內(nèi)阻，用rg表示。內(nèi)阻rg：表頭線圈的電阻叫做表頭的內(nèi)阻。說明每個表頭都有它的滿偏電流

3、ig和內(nèi)阻rg，rg和ig是表頭的兩個重要參數(shù)。（3）滿偏電壓ug：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故ugigrg表頭通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓，這個電壓值叫滿偏電壓，用ug表示。滿偏電流ig、內(nèi)阻rg、滿偏電壓ug三者之間關(guān)系。據(jù)部分電路歐姆定律可知：ug=igrg因而若已知電表的內(nèi)阻rg，則根據(jù)歐姆定律可把相應各點的電流值改寫成電壓值，即電流表也是電壓表，本質(zhì)上并無差別，只是刻度盤的刻度不同而已。通過 “思考與討論”加深這方面的認識。小結(jié)：表頭g的滿偏電壓ug和滿偏電流ig一般都比較小，測量較大的電壓和較大的電流時，需要把小量程的表頭g加以改裝。電表的改裝要抓住問題的癥結(jié)所在，即表

4、頭內(nèi)線圈容許通過的最大電流(ig)或允許加的最大電壓(ug)是有限制的。二、電表改裝電壓表和電流表改裝的原理：分別為電路的串聯(lián)分壓原理和并聯(lián)分流原理。電壓表和電流表量程的定義：電壓表的量程：當通過表頭的電流為ig，表頭兩端的電壓為ug時，指針指示的刻度盤的最大電壓值。電流表的量程：當表頭通過的電流為ig，指針指示的刻度盤上的電流的最大值.1、電流表改裝成電壓表改裝前，如圖1所示電壓表改裝中，如圖2所示說明：由歐姆定律知：ug = igrg令電壓表量程擴大的倍數(shù)為n則：n = u/ug -（1）由串聯(lián)電路的特點得：u = igrg + igr -（2）聯(lián)立（1）（2）解得：r =（n-1）rg

5、（r為分壓電阻）即電壓擴大量程的倍數(shù)為n時，需要串聯(lián)的分壓電阻r=（n-1）rg電壓表改裝后，如圖3所示。說明：rv=rg+r、 u=ug+ur 此時指針指在刻度盤的 最大值，刻度盤上的每一個刻度都變?yōu)樵瓉淼膎倍，需要重新標識。改裝后的電壓表的三個參數(shù)為：允許通過的最大電流i允=ig測量的最大電壓（量程）為u=nug電壓表的內(nèi)阻為rv=nrg由改裝后的電壓表的分壓電阻r=（n-1）rg可知，電壓表的量程越大，其分壓電阻越大，電壓表的內(nèi)阻越大。因此通常電路當中的電壓表如果沒有特殊的說明，則可以認為電壓表內(nèi)阻無窮大，也就是平時說的理想電壓表。改畫等效電路時，電壓表相當于斷路。如果知道電壓表的內(nèi)阻，

6、既可以把電壓表當成一個能顯示自身兩端電壓的大電阻，也可以當成電流表使用。但在分析由于電表的接入而引起的系統(tǒng)誤差時，電壓表是不能忽略其內(nèi)阻的。改裝電壓表的校正：用改裝的電壓表與標準電壓表并聯(lián)后接入電路，從小到大依次進行校正，所以校正電路一定要選擇分壓式電路。如果在校正的過程中始終出現(xiàn)改裝的電壓表示數(shù)總是偏大，說明通過表頭的電流過大，我們只要在分壓電阻上串聯(lián)一個很小的電阻就可以了。反之，示數(shù)偏小，只要在分壓電阻上并聯(lián)一個較大的電阻就可以了。2、電流表改裝成電流表改裝前，如圖1所示電流表改裝中，如圖4所示說明：由歐姆定律知：ug = igrg令電流表量程擴大的倍數(shù)為n則：n = i/ig -（1）由

7、并聯(lián)電路的特點得：igrg =（i-ig）r -（2）聯(lián)立（1）（2）解得：r =rg/（n - 1） （r為分流電阻）即電流擴大量程的倍數(shù)為n時，需要并聯(lián)的分流電阻r=rg/（n-1）電流表改裝后，如圖5所示。說明：ri=rrg /（rg+r）i=ig+ir 此時指針指在刻度盤的最大值，刻度盤上的每一個刻度都變?yōu)樵瓉淼膎倍，需要重新標識。改裝后電流表的三個參數(shù)為：允許加的最大電壓u允=igrg測量的最大電流（量程）為i=nig電流表的內(nèi)阻為ri=rrg /（rg+r）由改裝后的電流表的分流電阻r=rg/（n-1）可知，電流表的量程越大，其分流電阻越小，電流表的內(nèi)阻越小。因此通常電路當中的電流

8、表如果沒有特殊的說明，則可以認為電流表內(nèi)阻為零，也就是平時說的理想電流表。改畫等效電路時，電流表相當于短路。如果知道內(nèi)阻，既可以把電流表當成一個能顯示通過自身電流的小電阻，也可以當成量程很小的電壓表或用它改裝成量程較大的電壓表。但在分析由于電表的接入而引起的系統(tǒng)誤差時，電流表是不能忽略其內(nèi)阻的。改裝電流表的校正：用改裝的電流表與標準電流表串聯(lián)后接入電路，從小到大依次進行校正，所以校正電路一定要選擇分壓式電路。如果在校正的過程中始終出現(xiàn)改裝的電流表示數(shù)總是偏大，說明通過表頭的電流過大，我們只要在分流電阻上并聯(lián)一個很大的電阻就可以了。反之，示數(shù)偏小，只要在分流電阻上串聯(lián)一個很小的電阻就可以了。三、

9、實例探究1、表頭（g）改裝成雙量程電流表例1、如圖所示，有一個表頭g，滿偏電流ig=500 ma，內(nèi)阻rg=200 ，用它改裝為有1 a和10 a兩種量程的電流表，求r1、r2的阻值各為多大？解析：當公共端與1 a端接入電路時，量程為i1=1 a，當公共端與10 a端接入電路時，量程為i2=10 a。當公共端與1 a端接入被測電路時，電阻r1和r2串聯(lián)，再與表頭內(nèi)阻rg并聯(lián)。由并聯(lián)電路中的電流分配關(guān)系可得：r1+r2=rg代入ig、i、rg的數(shù)值得r1+r2=200 當公共端與10 a端接入被測電路時，電阻r1與表頭支路的電阻rg+r2并聯(lián)。由并聯(lián)電路的特點可知：ig（rg+r2）=（i2-i

10、g）r1代入ig、i2、rg的數(shù)值，可得r2+200 =19 r1由解得 r1=20 ， r2=180 說明對于i1=1 a的量程，g是它的表頭，對于i2=10 a的量程，g與r2串聯(lián)后相當于它的表頭.2、表頭（g）改裝成雙量程電壓表例2、如圖所示，有一個表頭g，滿偏電流為ig=1 ma，內(nèi)阻rg= 100 ，用它改裝為有5 v和50 v兩種量程的電壓表，求r1、r2的阻值各為多大？答案：r1=4.9 k，r2=49.9 k解析：當公共端與5 v端接入被測電路時，量程為u1=5 v，當公共端與50 v端接入被測電路時，量程為u2=50 v.由串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系可知：r1=4900 =4.9

11、 kr2=49900 =49.9 k2-4（2）、表頭改裝成歐姆表的原理一、教學目標（1）了解用伏安法測電阻，無論用“內(nèi)接法”還是“外接法”，測出的阻值都有誤差，懂得誤差的產(chǎn)生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的。（2）會根據(jù)給出的具體數(shù)據(jù)考慮選用什么規(guī)格的儀器。（3）知道歐姆表測電阻的原理。二、重點、難點1.重點是使學生掌握引起測量誤差的原因及減小誤差的方法，歐姆表和多用電表的制作原理。2.難點是誤差的相對性，理解歐姆表和多用電表的制作原理。三、情感目標引導學生理解觀察內(nèi)容的真實性，鼓勵學生尋查意外現(xiàn)象及異?，F(xiàn)象所發(fā)生的原因。 培養(yǎng)學生細心操作、認真觀察的習慣和分析實際問題的能力。四、

12、新課教學（一）復習引課師：我們上一節(jié)學習了閉合電路的歐姆定律，你們還記得它的內(nèi)容和表達式嗎？請廖世國同學來說一下。生：閉合電路中的電流與電源電動拋成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。表達式：（老師板書）師：很好。表達式中r表示什么呢？生：（齊）外電阻。師：外電阻指的是什么以外的電阻值？生：電源以外的電阻，內(nèi)阻是電源的內(nèi)電阻。師：前面我們還說過電流表和電壓表的改裝。如果要將一個小量程的電流表的量程擴大，那怎么辦？生：只要并上一個電阻。師：會畫電路嗎？生：會。師：（板畫電流表擴大量程電路如下后）并上的電阻是越大，電流表得到的量程越大，還是并上的電阻越小電流表得到的量程越在呢？為什么？生：并上小電

13、阻，得到量程越大。因為小電阻在并聯(lián)電路中，分流作用大。師：很好。如果將一個電流表改裝成電壓表，又該怎么辦？生：將它串上一電阻。（老師同時畫出相應的電路）師：那串上的電阻大電壓表得到量程大，還是串上小電阻，得到量程大呢？為什么？生：串上大電阻電壓表得到的量程大。因為大電阻在串聯(lián)電路中分壓作用大。（二）進行新課1歐姆表的改裝（過渡）師：在實驗中，我們常要測定電路中的電流和電壓，這個問題利用電流表和電壓表一測就把問題解決了?？墒?，有時我們還想知道導體的電阻。同學們想一想，都有一些什么方法可以測得電阻的大小呢？生1：伏安法。在電路中測通過導體的電流和加在導體兩端的電壓再由求電阻生2：電阻定律法。測出導

14、體的長度和橫截面積或直徑，查表獲得電阻率，再由求出電阻大小。師：很好。但是這兩種方法都比較麻煩，我想如果有一個像電流表、電壓表那樣的儀器，可以直接測理，那就方便多了。能不能也用電流表改裝一個歐姆表呢？下面我們一起做一道題，來了解歐姆表的工作原理。投影：如圖電源的電動勢e=1.5v,內(nèi)阻r=0.5,電流表滿偏電流ig=10 ma,電流表電阻7.5,a、b為接線柱.(1)用導線把a、b直接連起來,此時應把可變電阻r1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表 恰好達到滿偏電流?老師讀題后，由羅風同學來解答：解：（1）由閉合電路歐姆定律，有師：如果把圖中的電路當成一個歐姆表的話，此時在a、b兩個接線柱間接了一個多大的電

15、阻？為什么？生：電阻為0，因為導線電阻近似為0。師：（投影）當電流表滿偏時，外接電阻為0，因此我們把歐姆表兩筆短接，調(diào)節(jié)滑動變動器的過程叫（板書）電阻調(diào)零，是歐姆表使用時必須的準備師：（追問）如果把電路中的表頭的滿偏電流值改成電阻值的話，那應該是多少？生：0（投影第二問）(2)調(diào)到滿偏后保持r1的值不變,在a、b間接一個150的電阻r2,電流表指針指著多少刻度的位置?師：請肖利金同學上臺來做。解：由閉合電路歐姆定律師：由于滿偏電流是10ma,此時的電流是5ma,這兩人刻度一個在最右邊，一個在表頭中間。此時在a、b接線柱間接的是150歐的電阻。電流為滿偏電流的一半時,歐姆表的示數(shù)在表盤的中央，此

16、時所測的電阻常叫中值電阻。它與歐姆表的內(nèi)阻有什么關(guān)系？生：它與歐姆表的內(nèi)阻相等。師：（板書）r中=r歐內(nèi)師：歐姆表的內(nèi)阻有哪些組成部分？生：電源內(nèi)阻，滑動變阻器的阻值及表頭內(nèi)阻。（投影第三問）(3)如果把任意電阻r接在a、b間,電流表讀數(shù)i與r的值有什么關(guān)系? 老師與學生共同解答：代入數(shù)值后，得解出師：根據(jù)這個r-i的關(guān)系式，我們是否可以將電流表頭的電流值全部改成電阻值，于是它便成了一個歐姆表了。值得一提的是，r-i的關(guān)系是正比的嗎，是反比的嗎？生：都不是。師：所以我們發(fā)現(xiàn)歐姆表的（板書）讀數(shù)是不均勻。2、歐姆表（1）內(nèi)部電路及組成投影圖片1師：從左圖中，我們給a、b兩個接線柱加上兩條長的表筆

17、，便得到了一個測量十分方便的歐姆表了。它的內(nèi)部主要哪些組成部分呢？生：電源，電流表頭，滑動變阻器。（2）表頭讀數(shù)的特點 投影圖片2師：從這張圖片中，我們可以看到歐姆表與其它表比較，有 什么不同的地方呢？生：a、零刻度在右邊，左邊為無限大b、刻度不均勻，左邊密、右邊稀疏師：正是由于刻度不均勻，我們發(fā)現(xiàn)指針在 左側(cè)的誤差明顯增大，所以課本p64說只能“粗測導體的電阻”。3、歐姆表的讀數(shù)投影圖片3師：圖中指針所指的位置各表示多大的讀數(shù)。生：1：200歐，2：50歐，3：20歐，4：5歐。師：實際使用的歐姆表具有多個量程可以選擇，有×10檔、×100檔、×1000檔等，如

18、果實驗中選擇的是×100檔，圖示中各次的電阻分別為多少？生：以上面的基礎(chǔ)上，再x100就可以了。師：實際使用中怎樣確定歐姆表選擇哪一檔？怎樣才能使測得電阻的阻值更精確？大家討論一下。生討論后得出：指針指在中間刻度附近，因為左側(cè)誤差大，右側(cè)測量值太小。4、多用表（過渡）我們常常要在同一次實驗中測得電流值，電壓值或電阻值，能不能只用一塊表解決問題呢？（1）最簡單的多用電表我們一起來看看p65頁“思考與討論”，并請同學完成圖2.8-4.需要說明的是,右側(cè)框表示的是個選擇開關(guān)，也說單刀多擲開關(guān)。請陳泓涵同學到臺前來畫上電路圖。（學生板演如下）師：我們一起來看一下，陳設(shè)計師為大家設(shè)計這個三用表

19、，請問當選擇開關(guān)置于1，2，3檔時，分別測量什么呢？生：1檔是電流檔，2檔是電壓檔，3檔是歐姆檔師：我還發(fā)現(xiàn)有同學（萬超）把電流、電壓表的量程擴大了，你知道他是怎樣做到的嗎？生：在電流表的下方并聯(lián)一個電阻就可以了。師：這個電路就是一個最簡單的多用電表。根據(jù)同一原理，我們可以增加它們的測量檔位。（2）多用電表下面我們一起來做p65頁的“說一說”師：左圖中，哪些位置測電流，哪些位置測電壓，哪些位置又是測電阻呢？生：1、2檔測電流，3、4檔測電阻，5、6檔測電壓。師：在測量電流和電壓時兩個位置中哪個位置的量程比較大?為什么？生：測電流，1檔大，因為并聯(lián)電阻更?。粶y電壓，6檔大，因為分壓電阻大。同師：為什么題目中不問測電阻的量程哪個大呢？生：因為歐姆表的最大值都是無窮大。師：如果是3、4檔是相同的電源和滑動變動器，你知道哪個檔的中值電阻大嗎？生：4檔大。因為4檔多了一個電阻，內(nèi)阻大。（3）多用電表的使用注意事項a.使用前機械調(diào)零“指針定位螺絲”：讓指針歸0。