高考物理專題復(fù)習(xí)電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)、改裝原理及內(nèi)阻對(duì)電路測(cè)量的影響

1、Ig、內(nèi)阻為rg的電流表表頭改裝成量程為 U的 g g電阻的分壓作用在電路中竄入一個(gè)電阻R （如電路的特點(diǎn)可知：電流表表頭改裝成量程為 I的電流表A,可以利在電路中并聯(lián)一個(gè)電阻 r （如圖8-2-2 ）,由并聯(lián)整理得:圖 8-2-2Rg2008高考物理專題復(fù)習(xí)電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)、改裝原理及內(nèi)阻對(duì)電路測(cè)量的影響考綱要求把電流表改裝成電壓表和安培表一、關(guān)于電流表 （表頭）（1）主要部件：永磁體、由極細(xì)的導(dǎo)線繞制的多匝線圈、反力矩彈簧、指針等組成。（2）特點(diǎn)：靈敏度高，能測(cè)出很小的電流（3）三個(gè)主要參數(shù)：內(nèi)阻rg ,即電流表的電阻；滿偏電流 Ig,即電流表允許通過(guò)的最大電流；滿偏電壓Ug,即電

2、流表兩端允許所加的最大電壓。三者關(guān)系：ig =gRg二、電壓表（V 欲將滿偏電流為電壓表，可以利用 圖8-2-1 ），由串聯(lián)7U=|gRg jgRUURgU 、RRgg -Rg =（-1） R令：g_u為電展量程擴(kuò)大彳1數(shù)，則II UgR=（n-1）R可得電壓表的總內(nèi)阻為Rv =（n-1）Rg Rg =nRg 三、電流表（A欲將量程為的 用電阻的分流作用 電路的特點(diǎn)可知： IgRg =（I） r IgRgRgr 二二1Tg I Ig -1令n = I/Ig為電流表量程擴(kuò)大倍數(shù)，則: g1r 二n-1可得電流表的總內(nèi)阻為 r與R的并聯(lián)值, 易得：典例透析:例1.有一個(gè)靈敏電流計(jì) G,曲阻 =10

3、 Q ,滿偏電流 =3mA .把它改裝成量程為 3V的 電壓表Ig要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻R = ?改裝后的電壓表內(nèi)阻多大？解析:Uv n =UgUvIgRg33 109 10二 100得：R= (n-1) Rg=990 Q故：Rv=nRg=100X 10=1000 a回顧與拓展：一般而言，電壓表的改裝問(wèn)題的解決都是在弄清電壓表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，利用改裝公式R=(n-1 ) R,把已知量代入求解。通過(guò)本例可知，電壓表在一般電路中電阻不是無(wú)窮大，它應(yīng)該是一個(gè)“能讀出本身電壓值的大電阻”。例2.某電流表串聯(lián)一個(gè) 9.5k Q的電阻后，可測(cè)量的最大電壓是10V.如果給它串聯(lián)一個(gè)49.5k Q的電阻，可測(cè)

4、量的最大電壓是50V.求電流表的內(nèi)阻 Rg和滿偏電流Ig .解析：畫圖8-2-3 本意.通過(guò)表頭的滿偏電流Ig是不變的.所以：Ui=Ig (Rg+R)U2=IgR(g+R2)把已知：R1=9.5 X 103,QU1=10V , R2=49.5 X 103,QU2=50V ,由此得Rg=500 F =0.5k DIg =10-3A=1mA觸類旁通：如果給電壓表串聯(lián)一個(gè)阻值等于電壓表內(nèi)阻的電阻，它的量程變?yōu)槎嗌?？它由此?刻度盤數(shù)字(圖8-2-4甲)應(yīng)怎么改?乙它的量程變?yōu)槎嗌?？它的刻度盤數(shù)字(圖表并聯(lián)一個(gè)阻值等于電流表內(nèi)阻的電阻, 應(yīng)怎么改？如果給電流8-2-4 乙)提示：電壓表串聯(lián)了阻值等于其

5、內(nèi)阻的電阻以后，總內(nèi)阻將擴(kuò)大一倍，量程也將擴(kuò)大一倍，即擴(kuò)大到二倍.刻度盤數(shù)字應(yīng)把3V改成6V; 2V改成4V; 1V改成2V.電流表并聯(lián)了阻值等于其內(nèi)阻的電阻后，總內(nèi)阻將變成原來(lái)的1/2,量程也將擴(kuò)大到二倍.應(yīng)把刻度盤上的數(shù)字 3A改為6A; 2A改為4A; 1A改為2A.例題2:有一個(gè)電流表G,其內(nèi)阻為Rg = 400Q ,滿偏電流Ig=100pA,現(xiàn)用兩個(gè)定值電阻 Ri和R2改裝成如圖Q。解析：先求Ri,故：8-2-5所示的兩用表，則 Ri=R2=_由題意，n=2mA/0.1mA=20Ri=，R =21.1 Q,而毫安表的內(nèi)阻為n -1 gVi1-Ra =-Rg=2 0 Qo是安表的滿偏電

6、壓為： nUa= I aR A=0.04V接下來(lái)我們可求出R 2的阻值，對(duì)伏特表而言，N=2.5V/0.04V=62.46故：Rv= (N-1) Ra=1229 Q回顧與拓展：在電表的改裝過(guò)程中，關(guān)鍵的還是要在了解電表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上正確應(yīng)用電表改裝的兩個(gè)基本公式，本題中的“毫安表”相對(duì)伏特表而言它也只是個(gè)“表頭”?；蛟S有時(shí)一只小量程的伏特表也可能是某一只更大量程的伏特表的“表頭”，解題時(shí)應(yīng)引起重視。觸類旁通：在圖8-2-6所示中，Ri、R2是兩個(gè)定值電阻，Ri的阻值很小，而 R2的阻值很大，G是一只靈 敏電流計(jì)，Si、S2是開關(guān)，下列判斷正確的是：A.只閉合Si時(shí)，B . Si、S2都閉合C.只

7、閉合Si時(shí)，D. Si、S2都斷開R2解析：電流表改裝Si 1 MRiS2圖 8-2-6M、時(shí),M、時(shí),N間是一個(gè)電壓表M、N間是一個(gè)電流表N間是一個(gè)電流表M、N間是一個(gè)電流表成電壓表時(shí)必須串聯(lián)一個(gè)大電阻，而改裝成電流表時(shí)則必須并聯(lián)一個(gè)小電阻。據(jù)此分析本題，只閉合Si時(shí)，M、N間既不是電壓表也不是電流表，故AC錯(cuò)，Si、&都斷開時(shí)，M、N間只串聯(lián)了R 2,應(yīng)為電壓表，故答案是B.例題3.經(jīng)過(guò)精確校準(zhǔn)的電壓表 V/口 V2,分別用來(lái)測(cè)定如圖 8-2-7所示電路中R兩端a、b間的電壓，讀數(shù)依A . a、b間的實(shí)際 B. a、b間的實(shí)際 C.電壓表Vi的 D.電壓表Vi的 解析：非理想當(dāng)于在被其測(cè)量

8、次為 i2.7V 和 i2.3V,()電壓應(yīng)大于i2. 7V電壓應(yīng)小于i2. 3V內(nèi)阻大于V2的內(nèi)阻內(nèi)阻小于V2的內(nèi)阻伏特表接入電路后勢(shì)必對(duì)電路產(chǎn)生影響，其結(jié)果相 的電阻上并聯(lián)了一個(gè)電阻，使得被測(cè)電路的電阻值變小，故R兩端的實(shí)際電壓大于任何電壓表并聯(lián)后測(cè)得的電壓，故 A正確，又：用于測(cè)量的 電壓表內(nèi)阻越大，對(duì)電路的影響就越小，由于i2.7V比i2.3V更接近于實(shí)際電壓，可知RviRv2, 即D對(duì)。答案：AD 回顧與拓展：對(duì)電路而言，電壓表只是一個(gè)大電阻， 接入電路后對(duì)電路的影響有時(shí)是決定性的，解題時(shí)需要特別引起注意。觸類旁通：如圖8-2-8所示，兩只電容器串聯(lián)在電路中，已知Ci兩端的電壓為6

9、V, C2兩端n ；Ci C2 V圖 8-2-8的電壓為8V,今用一電壓表并聯(lián)到 Ci兩端測(cè)電壓，則其讀數(shù)為下列：（）A .等于6V B.大于6V但小于8VC.大于8V D,等于0V答案：D針對(duì)訓(xùn)練一、基礎(chǔ)題1.如圖8-2-9所示， （03A）和電流表 A2電流，則下列說(shuō)法正A. Ai的指針半偏時(shí)， B.Ai的指針還沒(méi)有滿Ai的讀數(shù)為1A時(shí)，E一R -圖 8-2-9電路，將兩個(gè)相同的電流計(jì)分別改裝成電流表 （00.6A）,把這兩個(gè)電流表并聯(lián)接入電路中測(cè)量確的是：（）ADA2的指針也半偏偏時(shí)，A2的指針已經(jīng)滿偏A 2的讀數(shù)為0.6AAiAi的讀數(shù)為iA時(shí),A2的讀數(shù)為i.2A2.圖8-2-i0所

10、示，兩只電壓表 Vi和V2是由完全相同的電流表改裝而成的，V2的量程為5V,Vi的量程為i5V ,為 在這種情況下 （）Vi和V2讀數(shù)相等Vi和V2兩表指針Vi和V2的讀數(shù)之El一圖 8-2-i0了測(cè)量i520V的電壓，把Vi、V2串聯(lián)起來(lái)使用,BC偏轉(zhuǎn)角相等比等于電壓表的內(nèi)阻之比Vi和V2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比等于兩個(gè)電壓表的內(nèi)阻之比3 . 一安培表由電流表 下列可采取的措施是 A.在R上串聯(lián)一個(gè)比 B.在R上串聯(lián)一個(gè)比 C.在R上并聯(lián)一個(gè)比 D.在R上并聯(lián)一個(gè)比 正確選項(xiàng)為AG與電阻R并聯(lián)而成。若在使用中發(fā)現(xiàn)此安培表讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍小些,R小得多的電阻R大得多的電阻R小得多的電阻R大得多的電阻提

11、示：安培表的示數(shù)比準(zhǔn)確值稍小一些，表明并聯(lián)的分流電阻R稍小一些，只有使 R的阻值稍稍增大一些，才能使安培表的準(zhǔn)確度得以改進(jìn)。只有在R上串聯(lián)一個(gè)比R小的多的電阻。4 .一量程為0.6安的電流表，其刻度盤如圖8-2-ii所示，今在此由電流表的兩端并聯(lián)一電阻， 其阻值等于該電流表阻值的i/2,使之成為一新的電流表，則圖示的該度盤上的每一小格表示安培。分析與解：原電流表的量程為0.6安，由圖可知，每一小格表示0.02安。并聯(lián)上分流電阻以后，量程擴(kuò)大，每一小格表示的電流值也相應(yīng)擴(kuò)大。已知并聯(lián)的分流電阻的阻值等于電流表內(nèi)阻的力2 ,由電流分配規(guī)律推得分圖 8-2-ii流電阻中的電流為電流表中的 2倍，故改

12、裝表的量程為原來(lái)的 3倍，其每小格表示的電流為 0.02X 3 = 0.06 安。5 .有一個(gè)靈敏電流計(jì) G,內(nèi)阻Rg =25c ,滿偏電流|g =3mA把它改裝成量程為 0.6A的安培表，要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻 R=?改裝后的安培表內(nèi)阻多大？解析：先計(jì)算n值，再代入公式r=Rn-1 g1 _可得：r =0.126。而：RA =- Rg =0.125 Qn6 . 一只表頭的滿偏成安培、伏特兩用表，尸一用oa兩端時(shí)是什卜,(2)用ob兩端時(shí)是什電流表0.01A 電r 9 卜圖 8-2-12電流Ig=100pA,內(nèi)阻Rg=1kQ,現(xiàn)將表頭改裝如圖 8-2-12 所示,Ri=10.1 Q , R2=1

13、.49k Q么表？量程多大？么表？量程多大？壓表15V解：由:R 二：(I Ig)-1Rg代入數(shù)據(jù)可得I=0.01A此時(shí)Ra=10 Q同理：由IRa-1)Ra代入數(shù)據(jù)可得解析：當(dāng)公共與10 A端接入電當(dāng)公共端與表頭內(nèi)阻Rg并IgRi + R2= RgI1 gU=15V7 .如圖8-2-13所示，有一個(gè)表頭 G,滿偏電流Ig=500 mA ,內(nèi)阻Rg=200 Q ,用它改裝為有1 A和10 A兩種量程的電流表，求 Ri、R2的阻值各為多大？端與1 A端接入電路時(shí)，量程為Ii=1 A,當(dāng)公共端 路時(shí)，量程為I2=10 Ao1 A端接入被測(cè)電路時(shí)，電阻 Ri和R2串聯(lián)，再與 聯(lián)。由并聯(lián)電路中的電流分

14、配關(guān)系可得：代入Ig、I、Rg的數(shù)值得Ri+R2=200 Q當(dāng)公共端與10 A端接入被測(cè)電路時(shí)，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(diǎn)可知:Ig (Rg+R2)= (I2-Ig) Ri代入Ig、Rg的數(shù)值，可得R2+200 Q =19 Ri由解得Ri=20 Q , R2=180 Q說(shuō)明對(duì)于Ii=1 A的量程，G是它的表頭，對(duì)于I2=10 A的量程，G與R2串聯(lián)后相當(dāng)二、能力題8.如圖8-2-14所示 到AB、和BC間分 法正確的是：()A A.由題給條件可求圖 8-2-14于它的表頭AC之間的電壓保持不變，今用電壓表V依次接 別測(cè)得R 1、R 2兩端的電壓為 5和U2,下

15、列說(shuō) 出R 1、R 2的值B.由題給條件不能求出R 1、R 2的值，但能求出R i/R 2的值C.只能求出R 1、R 2中的某一個(gè)值，但不能求出R i/R 2的值D.因?yàn)椴恢?V表的阻值，故不能求出R 1、R2的值，也不能求出R 1/R2的值解：設(shè)AC間的電壓為U,則：UR/R1U1 一RR & W R2& R1&RU叫R2RVRRURVR2,=*R/R2rRvR2R1RvR2FVR2UR2FVRRvR2R1所以：鳥=U1R2 U29.如圖8-2-15所示，有一個(gè)表頭 G,滿偏電流為Ig=1 mA ,內(nèi)阻Rg= 100 Q ,用它改裝 為有5 V和50 V兩種量程的電壓表，求Rp R2的阻值各為多大？解析：當(dāng)1公共圖8.答案：叁R1=4.9 kQ , R2=49.9 kQ-公共端與5 V端接入被測(cè)電路時(shí)，量程為U1=5 V,I50V當(dāng)公共端與50 V端接入被測(cè)電路時(shí)，量程為U2=50 V.由串聯(lián)電路的電壓