電壓表和電流表

1、第四節(jié)第四節(jié) 電壓表和電流表電壓表和電流表本節(jié)概要本節(jié)概要（一）、（一）、電表的改裝電表的改裝（二）、對（二）、對電表電表進行校對進行校對（三）、電表的使用和讀數(shù)（三）、電表的使用和讀數(shù)（一）、（一）、電表的改裝電表的改裝常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G（表頭）改裝而成的電路電路符號：符號：G G一、一、電流計電流計( (檢流計、檢流計、表頭表頭) )電表 設I為通入動圈中的電流強度，N為動圈的匝數(shù)，S為動圈的截面積，B為氣隙中的磁感應強度，則動圈所受的電磁力矩為式中D是游絲的彈性恢復系數(shù)，它的大小與游絲材料的性質(zhì)和尺寸有關。當磁力矩與彈性恢復力矩達到平衡時，即 Ma=Mm ，可得B

2、INSMm若線圈偏轉(zhuǎn)的角度為，則游絲產(chǎn)生的恢復力矩為Ma，它與偏轉(zhuǎn)角度成正比，故DMDBNSkkIIDBNS這里系數(shù)k的大小僅與電表的結(jié)構(gòu)有關。故上式表明在電表結(jié)構(gòu)確定的情況下，線圈的偏轉(zhuǎn)角度與線圈通過的電流強度成正比。由此可見，磁電系儀表的標度尺的刻度是均勻的。系數(shù)k在數(shù)值上等于線圈中通以單位電流所引起的偏轉(zhuǎn)角度值，故稱k為電表的靈敏度。 I：在表頭刻度盤上標出電流：在表頭刻度盤上標出電流值就可以測量電流了值就可以測量電流了，刻度均勻刻度均勻。 表頭線圈有電阻，歐姆定表頭線圈有電阻，歐姆定律適用，律適用，IU，則，則U：如果：如果在刻度盤上直接標出電壓值就可在刻度盤上直接標出電壓值就可以測量

3、電壓了以測量電壓了，刻度均勻刻度均勻。1、電流表、電流表G的工作原理的工作原理 電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流Ig叫滿偏電流叫滿偏電流 表頭表頭G的電阻的電阻Rg叫做電流表的內(nèi)阻。用叫做電流表的內(nèi)阻。用Rg表示表表示表頭線圈的電阻一般為幾百到幾千歐頭線圈的電阻一般為幾百到幾千歐 如果電流超過滿偏電流，不但指針指不出示數(shù)，表頭還可如果電流超過滿偏電流，不但指針指不出示數(shù)，表頭還可能被能被表頭表頭G通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓Ug叫叫做滿偏電壓，做滿偏電壓，Ug=IgRg01.00.5mA0.050.0250Ig=1mA，Rg=

4、50V表頭有內(nèi)阻，當有電流通過時意味著兩接表頭有內(nèi)阻，當有電流通過時意味著兩接線柱之間有一定的電壓，因此線柱之間有一定的電壓，因此小量程電流小量程電流表也是一個小量程電壓表表也是一個小量程電壓表串聯(lián)一個電阻，串聯(lián)一個電阻，分擔一部分電壓分擔一部分電壓 分壓電阻分壓電阻二、電流表二、電流表G G改為電壓表改為電壓表V V1、原理：、原理： 2、分壓電阻的計算、分壓電阻的計算 分壓電阻分壓電阻電壓表內(nèi)阻電壓表內(nèi)阻RRRgVgggIRIURggRIUgRnR) 1( ggRUU) 1(n：擴量程的倍數(shù)：擴量程的倍數(shù)RUURUggggVRRn=v 練習練習1. 若電流表的內(nèi)阻若電流表的內(nèi)阻Rg=30

5、滿偏電流滿偏電流Ig=1mA 怎樣把它改裝成量怎樣把它改裝成量程為程為U=3V的電壓表？改裝后的電壓的電壓表？改裝后的電壓表內(nèi)阻多大？表內(nèi)阻多大？解：解：Ug=IgRg=0.03V n=U/Ug=100 R=(n-1)Rg=2970R內(nèi)內(nèi)=Rg+R=3k01.00.5mAV3.00.61.21.82.4表盤刻度表盤刻度0v練習練習2. 如甲、乙圖示是一個雙量程電壓表，如甲、乙圖示是一個雙量程電壓表， Ig=1mA，Rg=100 ，計算，計算R1和和R2的阻值。的阻值。雙量程雙量程電壓表電壓表的改裝的改裝解解：甲圖：甲圖 Ug= IgRg =0.1V， n1=30 n2=150R1=（ n1 -

6、1）Rg=2900 R2=（ n2 -1）Rg=14900 GR2R115V3V甲甲 3V15VR2R1G乙乙乙圖乙圖 同樣求出同樣求出R1R1=（ n1 -1）Rg=2900 Rg +R1+R2=150.001=15 KR2=14900-2900= 12 K并聯(lián)一個電阻，并聯(lián)一個電阻，分擔一部分電流分擔一部分電流三三、電流表、電流表G G改為改為電流表電流表A A1、原理：、原理： 分流電阻分流電阻2、分流電阻的計算、分流電阻的計算分流電阻分流電阻電流表內(nèi)阻電流表內(nèi)阻RRRRRggARIIRIggg)( gggRIIIRgRnR1-1=gRn1=ARv 練習練習1. 若電流表的內(nèi)阻若電流表的

7、內(nèi)阻Rg=30 滿偏電流滿偏電流Ig=1mA 怎樣把它改裝成怎樣把它改裝成量程為量程為0.6A的電流表？的電流表？改裝后的電改裝后的電流表內(nèi)阻為多少？流表內(nèi)阻為多少？解：解：R= Ig Rg(I-Ig) =0.050或或 R= Rg (n-1)=0.050R內(nèi)內(nèi)=RgR/(Rg+R)=0.05001.00.5mAA0.60.120.24 0.360.48表盤刻度表盤刻度0練習練習2. 如圖示是一個雙量程電流表，如圖示是一個雙量程電流表，Ig=0.5mA，Rg=200 ，計算，計算R1和和R2的阻值。的阻值。GR2R110mA1mA解：解： （R1+R2） (I1-Ig) = Ig Rg R1+

8、R2= Ig Rg(I1-Ig) = 1000.5=200 Ig （Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 （Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 Ig = 19R1 R1=20 R2=180 雙量程雙量程電流表電流表的改裝的改裝正負接線柱正負接線柱若電流從若電流從左側(cè)流入左側(cè)流入，指針向，指針向右偏右偏，如何標注正負接線柱，如何標注正負接線柱+若電流從若電流從右側(cè)流入右側(cè)流入，指針向，指針向右偏右偏，如何標注正負接線柱，如何標注正負接線柱+（二）對改裝的電表進行校對 （1）對電壓表校對 （2）對電流表校對 mA電路圖電路圖實物圖實物圖改裝和校對實驗錄像對改裝的電流表校對對改裝的電流表校對G

9、A改裝表改裝表標準表標準表記錄數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)將改裝的電表與標準電表對比，從0到滿量程范圍內(nèi)同時測量并記錄改裝表與標準表的測量值，計算標稱誤差。校準曲線 校準曲線校準曲線定義：表示被測定義：表示被測“量量”的實際值與計量器具的示值之間的實際值與計量器具的示值之間的關系的關系(或特性或特性)曲線。曲線。本實驗中，校準曲線的水平軸為本實驗中，校準曲線的水平軸為改裝表讀數(shù)改裝表讀數(shù)（或理論（或理論值），縱軸為值），縱軸為修正值修正值，即，即標準表讀數(shù)與改裝表讀數(shù)之差標準表讀數(shù)與改裝表讀數(shù)之差即即I=I真真-I測測。那么，被測。那么，被測“量量”的實際值的實際值=改裝表讀數(shù)改裝表讀數(shù)+修正值，修正值，即即

10、I真真=I測測+I，得到校準后的值。，得到校準后的值。校準曲線 %100改裝電表量程絕對誤差最大值E電表等級用坐標紙作圖！電表等級電表等級根據(jù)我國國標根據(jù)我國國標(GB)規(guī)定，電表的等級分為以下規(guī)定，電表的等級分為以下7級：級： 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0如如0.5%E=1.0% 那么改裝表的等級為那么改裝表的等級為1.0 改裝得到的電流表等級為1.0級例：電流表等級的確定0.08100%10E =0.8%I=I標準表標準表-I改裝表改裝表max|100IEI量程% 改裝電流表的校準曲線改裝電流表的校準曲線I改裝表/mA 如果用如果用A表示電表的量程，用表示電表的量

11、程，用K表示電表的等級，那表示電表的等級，那么當電表的指針指示某測量值時，該測量值的么當電表的指針指示某測量值時，該測量值的最大最大絕對誤差絕對誤差 N = A K %絕對誤差和相對誤差絕對誤差和相對誤差當指針指示當指針指示5mA和和10mA時的時的最大最大百分誤差百分誤差為為%3%100515. 0=例例:如量程如量程15mA，等級為，等級為1.0級的毫安表，那么當級的毫安表，那么當電表的指電表的指 針指示某一測量值時，該測量值的最大針指示某一測量值時，該測量值的最大絕對誤差為絕對誤差為 N = 15 1.0 % = 0.15 mA 指針偏轉(zhuǎn)角越大，相對誤差越小，指針偏轉(zhuǎn)角越大，相對誤差越小

12、，所以要求指針最好所以要求指針最好2/3偏以上偏以上%5 . 1%1001015. 0=（三）電表的使用及讀數(shù)（三）電表的使用及讀數(shù) ：標度尺位置垂直標度尺位置垂直 ：標度尺位置水平標度尺位置水平 ：直流直流 ：交流交流 ：磁電式磁電式 0.5：準確度等級為準確度等級為0.5級級 使用前：使用前：（1）不超過量程，指針盡可能多地偏轉(zhuǎn)）不超過量程，指針盡可能多地偏轉(zhuǎn)（2）電流）電流“+”進進“-”（3）電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)）電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)使用時：使用時：若指針不指零，對電表進行若指針不指零，對電表進行機械調(diào)零機械調(diào)零使用后：使用后： 將導線從電表上拆除將導線從電表上拆除00.20.40

13、.601230123051015一句話總結(jié)o 最小分度為“1”的，估讀到下一位o 最小分度為“2”、“5”的，估讀到本位o 末尾數(shù)可能是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9中的任何一個對電壓表電流表的深入理解對電壓表電流表的深入理解： v 練習練習1. 若電流表的內(nèi)阻若電流表的內(nèi)阻Rg=30 滿偏電滿偏電流流Ig=1mA 怎樣把它改裝成量程為怎樣把它改裝成量程為U=3V的的電壓表？改裝后的電壓表內(nèi)阻多大？電壓表？改裝后的電壓表內(nèi)阻多大？解：解：Ug=IgRg=0.03V n=U/Ug=100 R=(n-1)Rg=2970R內(nèi)內(nèi)=Rg+R=3k3k理想情況下，認為內(nèi)阻無窮大，相當于斷路理想情況

14、下，認為內(nèi)阻無窮大，相當于斷路v 練習練習1. 若電流表的內(nèi)阻若電流表的內(nèi)阻Rg=30 滿偏電滿偏電流流Ig=1mA 怎樣把它改裝成量程為怎樣把它改裝成量程為0.6A的的電流表？電流表？改裝后的電流表內(nèi)阻為多少？改裝后的電流表內(nèi)阻為多少？解：解：R= Ig Rg(I-Ig) =0.050或或 R= Rg (n-1)=0.050R內(nèi)內(nèi)=RgR/(Rg+R)=0.0500.050理想情況下，認為內(nèi)阻無窮小，相當于導線理想情況下，認為內(nèi)阻無窮小，相當于導線對電壓表電流表的深入理解對電壓表電流表的深入理解： 電表是電表是會會“說話說話”的電阻的電阻，有有“自報電流或自報電流或自報電壓自報電壓”的功能。

15、的功能。電流表的示數(shù)是流過自電流表的示數(shù)是流過自身的電流，和誰串聯(lián)又等于誰的電流，電身的電流，和誰串聯(lián)又等于誰的電流，電壓表的示數(shù)是自身兩端的電壓，和誰并聯(lián)壓表的示數(shù)是自身兩端的電壓，和誰并聯(lián)又等于誰的電壓。又等于誰的電壓。當電表內(nèi)阻已知時，電表功能可以互換。當電表內(nèi)阻已知時，電表功能可以互換。如當電流表內(nèi)阻已知時，可以根據(jù)電流表如當電流表內(nèi)阻已知時，可以根據(jù)電流表讀數(shù)乘以其內(nèi)阻得到電流表兩端的電壓，讀數(shù)乘以其內(nèi)阻得到電流表兩端的電壓，此時電流表可當電壓表使用；同理，當電此時電流表可當電壓表使用；同理，當電壓表內(nèi)阻已知時，電壓表可當電流表使用。壓表內(nèi)阻已知時，電壓表可當電流表使用。三半偏法測量

16、電流表的內(nèi)阻三半偏法測量電流表的內(nèi)阻1.1.原理原理2.2.電路電路3.3.步驟步驟S1S2R1R2G4.4.誤差分析誤差分析5.5.半偏法測電壓表的內(nèi)阻半偏法測電壓表的內(nèi)阻VRabSR0P電路電路實驗條件實驗條件gRR 1VRR 實驗步驟實驗步驟S1S2R1R2GVRabSR0PrRREIIgg1gggIrRRRRREI221gRR 2VPaVPaRRRRR11002)(RRRRRRRRVPaVPa原原理理2RRg0RRV誤差誤差分析分析PaPaUUVRR 0S1S2R1R2GVRabSR0P誤誤差差分分析析拓拓展展G串RgIgRG并RgIgRgggIIRIR并并RIIRIggg)( ）串R

17、RIUgg(ggRIUR串方法：方法： 1.按圖接線，圖中按圖接線，圖中R1 R2 為電阻箱，為電阻箱，電源為蓄電池，內(nèi)阻可以不計。電源為蓄電池，內(nèi)阻可以不計。2.先合下先合下S1 ，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)R1使電流表指針滿偏使電流表指針滿偏.3.再合下再合下S2，保持電阻，保持電阻R1不變，調(diào)節(jié)不變，調(diào)節(jié)R2使電流表使電流表指針半偏，記下指針半偏，記下R2的值的值.4. 若若R1100 R2，有，有Rg=R2思考：思考： R1能否用阻值很大的能否用阻值很大的滑動變阻器代替？滑動變阻器代替？ 真實值真實值 R R測量測量R R真實真實2121RRRRRg2121RRRRRg的推導：的推導：返回方法：方法：

18、 1.按圖接線，圖中按圖接線，圖中R0 為電阻箱為電阻箱.2.先合下先合下S1 ，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)R0=0，再調(diào)節(jié)，再調(diào)節(jié)R使電壓表指針滿偏使電壓表指針滿偏.3.保持變阻器電阻保持變阻器電阻R不變，調(diào)節(jié)不變，調(diào)節(jié)R0使電壓表指針半偏，使電壓表指針半偏， 記下記下R0的值的值.4.若若R0 R， 有有 RV = R0一般情況一般情況 R R測量測量 R R真實真實 甲圖中的電壓表的電壓甲圖中的電壓表的電壓U1、 乙圖中的電壓表的電壓乙圖中的電壓表的電壓U2VxRUUUR221xVRUURU212返回真實值真實值R Rg g與測量值與測量值RR之差除以真實值叫做測量結(jié)果之差除以真實值叫做測量結(jié)果的相對誤

19、差，即的相對誤差，即( (R Rg g-R)/-R)/R Rg g . .試導出它與電源電動勢試導出它與電源電動勢E E、電流表量程、電流表量程I Ig g及電流表內(nèi)阻及電流表內(nèi)阻R Rg g的關系式的關系式. .若若I Ig g1mA1mA，真實值，真實值R Rg g約約200200，要使測量結(jié)果的相，要使測量結(jié)果的相對誤差不大于對誤差不大于5%5%，電源電動勢，電源電動勢最小應為多少伏最小應為多少伏? ?(2)(2)(R Rg g- -RR)/)/R Rg g=I=Ig gR Rg g/E/E(3)4.0V(3)4.0VRRg+R100100讀數(shù)的基本原則讀數(shù)的基本原則 1 1、凡最小分度

20、值是一個單位的，有效數(shù)字的末位都在、凡最小分度值是一個單位的，有效數(shù)字的末位都在精度的下一位，即需要估讀。精度的下一位，即需要估讀。 2 2、凡最小分度值是、凡最小分度值是2 2或或5 5個單位的，有效數(shù)字的末位就個單位的，有效數(shù)字的末位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。是精度的同一位（含估讀數(shù)）。 若用若用03安量程，其安量程，其精度為精度為0.1A，圖示值，圖示值為為1.32A. 讀數(shù)的基本原則讀數(shù)的基本原則 1 1、凡最小分度值是一個單位的，有效數(shù)字的末位都在、凡最小分度值是一個單位的，有效數(shù)字的末位都在精度的下一位，即需要估讀。精度的下一位，即需要估讀。 2 2、凡最小分度值是、凡最小分度

21、值是2 2或或5 5個單位的，有效數(shù)字的末位就個單位的，有效數(shù)字的末位就是精度的同一位（含估讀數(shù)）。是精度的同一位（含估讀數(shù)）。 若用若用00.6安量程，其精安量程，其精度為度為0.02安，說明測量時只安，說明測量時只能準確到能準確到0.02安，不可能準安，不可能準確到確到0.01安，因此誤差出現(xiàn)安，因此誤差出現(xiàn)在安培的百分位（在安培的百分位（0.01安），安），讀數(shù)只能讀到安培的百分讀數(shù)只能讀到安培的百分位，圖示值為位，圖示值為0.26安，安， 若小于半小格則舍去，若大于半小格，則算一格。若小于半小格則舍去，若大于半小格，則算一格。安培表讀數(shù)練習安培表讀數(shù)練習1 1 示數(shù)為：示數(shù)為：2.22

22、A示數(shù)為：示數(shù)為：0.44A安培表讀數(shù)練習安培表讀數(shù)練習2 2 示數(shù)為：示數(shù)為：2.00A示數(shù)為：示數(shù)為：0.40A0.90V伏特表讀數(shù)練習伏特表讀數(shù)練習1 1 4.5V伏特表讀數(shù)練習伏特表讀數(shù)練習2 2 電流表、電壓表的讀數(shù)電流表、電壓表的讀數(shù)電流表、電壓表的讀數(shù)電流表、電壓表的讀數(shù)（A）10分度儀表讀數(shù)分度儀表讀數(shù)（B）2分度儀表讀數(shù)分度儀表讀數(shù)（C）5分度儀表讀數(shù)分度儀表讀數(shù)o(1) 量程為3 V和3 A的電壓表和電流表，其最小分度為0.1 V和0.1 A, 讀數(shù)要估讀到最小分度的十分之一，估讀值為0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09，

23、末尾數(shù)可能為，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。o(2) 量程為15 V的電壓表，其最小分度為0.5 V, 如果估讀到最小分度的十分之一，估讀值為0.05、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035、0.040、0.045，誤差有絕大部分與最小分度同位，所以讀數(shù)要估讀到最小分度。因此最后讀數(shù)如果以伏特為單位，小數(shù)點后面只有一位，尾數(shù)可能為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。o(3) 量程為0.6 A的電流表，其最小分度為0.02 A, 如果估讀到最小分度的十分之一，估讀值為0.002、0.004、0.006、0.008、0.01、0.012、0.014、0

24、.016、0.018，誤差有半數(shù)與最小分度同位，所以讀數(shù)要估讀到最小分度的，即不足半格的略去，超過半格的要按半格讀出，因此最后讀數(shù)如果以安培為單位，小數(shù)點后面有兩位，尾數(shù)可能為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 o 電流表量程一般有兩種 0.10.6A，03A；o 電壓表量程一般有兩種 03V，015V。如圖所示： （A）10分度儀表讀數(shù)分度儀表讀數(shù)o 電壓表、電流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精確度）分別為0.1V、0.1A，為10分度儀表讀數(shù)，讀數(shù)規(guī)則較為簡單，只需在精確度后加一估讀數(shù)即可。即把精確的每一小格在目測分成10份，這不是精確值而是估讀的，看大約所在的位置練習o 如圖所示，電壓表讀數(shù)為1.88V，電流表讀數(shù)為0.83A。若指針恰好指在2上，則讀數(shù)為2.00V（或A）。紅顏色位是估讀位（B）2分度儀表讀數(shù)分度儀表讀數(shù)o 電壓表若用015V量程，則其最小刻度為0.5V，為2分度儀表讀數(shù)，所讀數(shù)值小數(shù)點后只能有一位小數(shù)，也必須有一位小數(shù)。o 將精確的每一小格在分成5份，估計在在哪一份 o 如圖所示，若指針指在整刻度線上，如指在10上應讀做10.0V 練習o 指在緊靠10刻度線右側(cè)的刻度線上（即表盤上的第21條小刻度線）讀數(shù)為10.5Vo 若指在這兩條刻度線間的中間某個位置，則可根據(jù)指針靠近兩刻度線的程度，分別讀做10.1V，或10.2V，或1