专题 电表的改装-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-1）

专题 电表的改装 实验室中的电流表和电压表都是由小量程的电流表G（也叫表头或灵敏电流计）改装而成的，根据需要，可以用来直接测量较大的电流和电压。 一、小量程电流表G（表头） 1. 核心部件：永久磁铁和可转动的线圈 2. 工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下带动指针偏转，指针的偏角θ与通过电流表的电流I成正比（第三章详细论述） 3、作用：测量微小电流和电压。 4、电路图符号： 三个参数 5、三个主要参数 表头内阻Rg :电流计内阻 Rg 满偏电流Ig: 指针偏转到最大值时的电流 Ig 满偏电压Ug ：电流表通过满偏电流时加在它两端的电压 Ug 三个参数关系： 1.满偏电流：电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫满偏电流． 3.电流表的内阻：表头G的电阻Rg叫做电流表的内阻。用Rg表示表头线圈的电阻． 说明： ①表头的Ig和Ug一般比较小，如果通过电流超过满偏电流，不但指针指不出示数，表头还可能被烧毁． ②每个电流表都有它的Rg值和Ig值．Rg和Ig是电流表的两个重要参数． 2.满偏电压：表头G通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫做满偏电压，根据欧姆定律可知：Ug = Ig Rg 灵敏电流表（表头）的参数 一般灵敏电流表（表头）能够测量的电流是微安级或毫安级，表头内阻在几十到几百欧姆之间，满偏电压也为微伏或毫伏级。用表头直接测量较大电压或电流，会把表头烧坏，因此必须进行改装。 怎么改装？ 利用串联分压原理，给表头串联一个电阻（叫分压电阻），可以改装为电压表 利用并联分流原理，给表头并联一个电阻（叫分流电阻），可以改装为大量程电流表 二、把小量程表头G改为电压表V Ug UR U G Rg 例1：电流表G的内阻为Rg＝10Ω，满偏电流为Ig=3 mA，要把它改装成量程为U=3V的伏特表，应该怎么办？ 问题1：能让3V的电压全部加在表头吗？怎么办？ 问题2：当被测电压是3V时，指针应该指在哪里？表头两端加多大电压？其余电压加在哪里？ 问题3：要串联的电阻上分担多少电压？需要多大的电阻分压？ R U V RV 0 1 2 3 A U=Ig Rg+IgR 不能，串联大电阻 问题5：改装后的表盘需要做怎样的改变？ 问题4：改装后的电压表内阻RV是多大？ （1）在电流计原刻度的基础上乘以（Rg+R）即可； （2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可.（量程和精确度） 问题6：若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联多大阻值的电阻？ 0 1 2 3 mA 0 1 2 3 V 1.原理：串联分压 2.方法：串联电阻 3.再将表盘对应示数改装 总结：把电流表改装成电压表 U Ig V U Rg R Ug UR Ig G 0 1 2 3 mA 0 1 2 3 V U=Ig Rg+IgR 由： 令：U=nUg 则有 G U Ug U-Ug Rg R 4、电压表扩大量程的倍数n 若改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联电阻的阻值为 改装后电压表的内阻：Rv=Rg+R=nRg ：电压表扩大量程的倍数 【例题】如图甲所示是一个双量程电压表， Ig=1mA，Rg=100 Ω，计算R1和R2的阻值。 解：甲图 Ug= IgRg =0.1V， n1=30 n2=150 R1=（ n1 -1）Rg=2900 Ω R2=（ n2 -1）Rg=14900 Ω G R2 R1 － 15V 3V 甲 3V 15V － R2 R1 G 乙 同样求出R1 R1=（ n1 -1）Rg=2900 Ω Rv=Rg +R1+R2=U/I =15÷0.001 （也可以根据Rv=Rg +R1+R2=n2Rg求） =15 KΩ R2= 12 KΩ 【例题】如图乙所示是一个双量程电压表， Ig=1mA，Rg=100 Ω，计算R1和R2的阻值。 解：甲图 Ug= IgRg =0.1V， n1=30 n2=150 问题：电流表能够测量的电流不超过毫安级，为了测量几安培的电流，甚至更大的电流，可以采用什么方法？ 三、把小量程表头G改为大量程电流表A 说明：这样，在测量大电流时，通过电流表G的电流也就不致超过满偏电流Ig，并联了分流电阻，则在表头刻度盘上显示出相应的电流值，不是表示通过电流表G的电流，而是表示通过电流表A的电流． 问题1：能让0.6A的电流全部通过表头吗？怎么办？ IR R=? G Rg Ig A I RA 例2、有一个电流表G，内阻为Rg＝25Ω,满偏电流为Ig=3mA，要把它改装成量程为I=0.6A的安培表，应该怎么办？ I 并联小电阻 0 1 2 3 A 0 0.2 0.4 0.6 问题