202X版 第3章 3.4 多用電表電路分析與設(shè)計_第1頁
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.4多用電表電路分析與設(shè)計學(xué)習(xí)目標知識脈絡(luò)1.掌握多用電表中測量電壓電路的設(shè)計原理.(重點)2.掌握多用電表中測量電流電路的設(shè)計原理.(重點)3.掌握分壓電阻和分流電阻阻值的計算.(重點、難點)多用電表測電壓電路eq\o([先填空])1.多用電表的表頭2.電路設(shè)計(1)電阻組成:由表頭和分壓電阻組成.圖3-4-1(2)分壓電阻的確定:根據(jù)串聯(lián)電路的特點U=Ug+UR,即U=Ig(Rg+R)可得R=eq\f(U,Ig)-Rg.eq\o([再判斷])1.多用電表測電壓的電路就是表頭和適當?shù)碾娮璨⒙?lián).(×)2.多用電表表頭串聯(lián)的電阻越大,電壓表的量程越大.(√)3.分壓電阻的阻值等于電壓表的量程與滿偏電流的比值.(×)eq\o([后思考])電流計是根據(jù)可動線圈的偏轉(zhuǎn)量來測量微弱電流或電流函數(shù)的儀器,如圖3-4-2所示.電流計可以用來測電壓嗎?測量電壓時,為什么要進行改裝?圖3-4-2【提示】若知道了電流計的內(nèi)阻Rg,由U=IRg知,其兩端電壓與電流成正比,故可用來測電壓,但量程較小(Ug=IgRg),一般不用來測電壓.要測較大的電壓,必須增大電流計的內(nèi)阻,所以要給電流計串聯(lián)分壓電阻.eq\o([合作探討])探討1:多用電表中測電壓的電路主要由什么元件組成?【提示】由表頭和分壓電阻組成.探討2:如果分壓電阻是表頭電阻的n倍,則可以將電表測電壓的量程擴大到原來的多少倍?【提示】擴大到n+1倍.eq\o([核心點擊])1.電路原理如果給小量程電流表串聯(lián)一個分壓電阻,就可以用來量度較大的電壓.因此電壓表就是一個串聯(lián)了分壓電阻的電流表,如圖3-4-3所示.圖3-4-32.分壓電阻的計算由串聯(lián)電路的特點U=IgRg+IgR解得:R=eq\f(U,Ig)-Rg=(eq\f(U,Ug)-1)Rg.若電壓表擴大量程的倍數(shù)n=eq\f(U,Ug),則R=(n-1)Rg.3.規(guī)律總結(jié)電壓表的內(nèi)阻RV=eq\f(U,Ig)=Rg+R,電壓表量程越大,其分壓電阻越大,電壓表內(nèi)阻RV越大.通常不做特別說明,都認為電壓表內(nèi)阻無窮大.1.電流表的內(nèi)阻是Rg=200Ω,滿刻度電流值是Ig=500μA,現(xiàn)欲把這電流表改裝成量程為3.0V的電壓表,正確的方法是()A.應(yīng)串聯(lián)一個1800Ω的電阻B.應(yīng)并聯(lián)一個0.1Ω的電阻C.應(yīng)串聯(lián)一個5800Ω的電阻D.應(yīng)并聯(lián)一個1800Ω的電阻【解析】把電流表改裝成3V的電壓表需要串聯(lián)分壓電阻,分壓電阻阻值為:R=eq\f(U,Ig)-Rg=eq\f(3,500×10-6)Ω-200Ω=5800Ω.【答案】C2.如圖3-4-4所示為一雙量程電壓表的示意圖.已知電流表G的量程為0~100μA,內(nèi)阻為600Ω,則圖中串聯(lián)的分壓電阻R1=________Ω,R2=________Ω.圖3-4-4【解析】【答案】×104×1053.有一個電流計G,內(nèi)電阻Rg=10Ω,滿偏電流Ig=3mA.要把它改裝成量程為0~3V的電壓表,應(yīng)該串聯(lián)一個多大的電阻?改裝后電壓表的內(nèi)電阻是多大?【解析】電流計的滿偏電壓為:Ug=IgRg=3×10-3×10V=0.03V串聯(lián)電阻需承擔的電壓為:U′=U-Ug=3V-0.03V=2.97V串聯(lián)電阻的阻值:R=eq\f(U′,Ig)=eq\,3×10-3)Ω=990Ω改裝后的內(nèi)阻為:RV=R+Rg=1000Ω.【答案】990Ω1000Ω多用電表測電流電路eq\o([先填空])1.原理和電路組成當把電流表表頭改裝成量程為I的電流表時,應(yīng)當并聯(lián)一個電阻,該電阻起分流作用,因此叫分流電阻,I=Ig+IR,即I=Ig+eq\f(IgRg,R).圖3-4-52.分流電阻的計算R=eq\f(IgRg,I-Ig).eq\o([再判斷])1.多用電表測電流的電路表頭應(yīng)和適當?shù)碾娮璨⒙?lián).(√)2.若將分流電阻并聯(lián)在電流表兩端改裝成電流表后,分流電阻和電流表兩端的電壓相等.(√)3.多用電表的電流表分流電阻上的電流和表頭上的電流相等.(×)eq\o([后思考])1.多用電表測電壓的電路和測電流的電路有什么不同?【提示】測電壓的電路是將表頭和分壓電阻串聯(lián),測電流的電路是將表頭和分流電阻并聯(lián).2.分壓電阻和分流電阻阻值的大小有什么特點?【提示】分壓電阻阻值一般較大,分流電阻阻值一般很?。甧q\o([合作探討])如圖3-4-6所示為一個滿偏電流為3mA,電阻為100Ω的表頭.圖3-4-6探討1:現(xiàn)在欲用它作為電壓表測量3V的電壓,能直接測量嗎?若不能,應(yīng)采取什么措施?【提示】不能.因表頭的滿偏電壓Ug=IgRg=0.3V,不能直接測量3V的電壓,應(yīng)給表頭串聯(lián)一個為2700Ω的分壓電阻.探討2:現(xiàn)在欲用它作為電流表測量6mA的電流,應(yīng)采取什么措施?【提示】應(yīng)并聯(lián)一個阻值為100Ω的電阻.eq\o([核心點擊])電表的改裝問題,實際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計算問題,具體分析見表:兩表改裝小量程的表頭G(Ig,Rg)改裝成電壓表小量程的表頭G(Ig,Rg)改裝成電流表?內(nèi)部電路擴大后量程UIR的作用分壓分流R的數(shù)值R=eq\f(U,Ig)-Rg或R=(n-1)Rg(n=eq\f(U,Ug))R=eq\f(IgRg,I-Ig)或R=eq\f(Rg,n-1)(n=eq\f(I,Ig))電表的總內(nèi)阻RV=Rg+R或RV=eq\f(U,Ig)RA=eq\f(RRg,R+Rg)或RA=eq\f(IgRg,I)4.(多選)如圖3-4-7所示為一能夠測電流和電壓的兩用電表,以下說法正確的是()圖3-4-7A.若開關(guān)S1和S2都閉合,它是一個電壓表B.若開關(guān)S1和S2都閉合,它是一個電流表C.若開關(guān)S1和S2都斷開,它是一個電流表D.若開關(guān)S1和S2都斷開,它是一個電壓表【解析】當S1、S2都閉合時,R1被短路,R2和表頭并聯(lián),為電流表電路,A錯誤,B正確.當S1、S2都斷開時,R2被斷路,表頭和R1串聯(lián),為電壓表電路,C錯誤,D正確.【答案】BD5.一量程為0.6A的電流表,其刻度盤如圖3-4-8所示,若此電流表的兩端并聯(lián)一個電阻,其阻值等于該電流表內(nèi)阻,使其成為一個新的電流表,則新電流表的量程為________,用新電流表去測電流時,指針如圖所示.電路中的電流為________.圖3-4-8【解析】并聯(lián)電阻等于電流表的內(nèi)阻,當電流表滿偏時,通過并聯(lián)電阻的電流也是0.6A,故整個并聯(lián)電路的總電流為1.2A,即為新電流表的量程.指針的示數(shù)為1.00A.【答案】1.2A1.00A6.有一個電流計G,內(nèi)電阻Rg=10Ω,滿偏電流Ig=3mA.要把它改裝成量程為0~3A的電流表,應(yīng)該并聯(lián)一個多大的電阻?改裝后電流表的內(nèi)阻是多大?【解析】法一:電流計兩端的電壓為:Ug=IgRg=3×10-3A×10Ω=0.03V分流電阻分擔的電流為:IR=I-Ig=3A-3×10-3A=2.997A由歐姆定律得分流電阻的阻值為:R=eq\f(Ug,IR)=eq\f(0.03V,2.997A)≈0.01Ω并聯(lián)后的總電阻為:RA=eq\f(IgRg,I)=0.01Ω.法二:電流表的擴大倍數(shù)為n=eq\f(3A,3mA)=1000需并聯(lián)的電阻為R=eq\f(Rg,n-1)=0.01Ω改裝后電流表的內(nèi)阻為RA=eq\f(IgRg,I)=0.01Ω.【答案】0.01Ω0.01Ω電表改裝問題的三點提醒(1)無論表頭G改裝成電壓表還是

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