3.4.2 电表的改装 电流表的内接法和外接法 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

Physics 第三章 恒定电流 理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理，并能进行有关计算。 01 理解电流表的内接法和外接法，并能正确选择接法。 02 重难点 重难点 电流表和电压表 01 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。 公司logo 公司logo 核心知识 小量程电流表G(表头)的三个参量 三个主要参数 表头内阻Rg : 指针偏转到最大刻度时的电流 表头流过满偏电流时，加在表头两端的电压Ug=Ig Rg 表头的电阻 满偏电流Ig: 满偏电压Ug ： 公司logo 公司logo 核心知识 问题1：有一个表头的内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。 怎样才能把它改装成量程为0～3V的电压表呢？ 思考1：当被测电压是3V时，表头两端最多加多大电压？ Ug= IgRg = 0.03V 其余用电阻分压 思考2：串联的电阻上需要分担多少电压？需要多大的电阻分压？ UR= U–Ug= 2.97V ×103 Ω 公司logo 公司logo 思考与讨论 问题1：有一个表头的内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。怎样才能把它改装成量程为0～3V的电压表呢？ 思考3：改装后的电压表内阻RV是多大？ Rv= Rg+R = 3.0×103Ω 思考4：改装后的表盘需要做怎样的改变？ (1)在电流计原刻度的基础上乘以(Rg+R)即可； (2)满刻度处标改装后量程，后根据小格数按比例等分即可(量程和精确度) U = Ig(Rg+R)∝Ig 公司logo 公司logo 思考与讨论 小量程的表头G改装成电压表V 1.内部电路 4.分压电阻R： 3.扩大量程计算： 5.新电压表的内阻： 2.原理： g(R+Rg) Rg = 串联分压 公司logo 公司logo 核心知识 问题2：有一个电流表 G，内阻 Rg=30Ω，满偏电流 Ig=1mA。要把它改装为量程为 0～0.6A 的电流表，要并联多大的电阻？ 思考1：被测电流是0.6A时，流过表头的电流最大为多大？ 思考2：并联的电阻上需要分担多少电流？ Ig=1mA 其余电流从电阻流过 IR=I - Ig=(0.6-0.001)A=0.599A 公司logo 公司logo 思考与讨论 问题2：有一个电流表 G，内阻 Rg=30Ω，满偏电流 Ig=1mA。要把它改装为量程为 0～0.6A 的电流表，要并联多大的电阻？ 思考3：需要多大的分流电阻？改装后安培表内阻RA 多大？ 0.050Ω =≈0.050Ω 公司logo 公司logo 思考与讨论 问题2：有一个电流表 G，内阻 Rg=30Ω，满偏电流 Ig=1mA。要把它改装为量程为 0～0.6A 的电流表，要并联多大的电阻？ 思考4：改装后的表盘需要做怎样的改变？ (1)在原电流表原刻度的基础上乘以(1+ )即可 (2)满刻度处标改装后量程，后根据小格数按比例等分 即可。(量程和精确度) I =(1+ ) Ig∝Ig 公司logo 公司logo 思考与讨论 小量程的表头G改装成电流表A 4.分流电阻R： 3.扩大量程计算： 5.新电流表的电阻： 2.原理： 1.内部电路 =Ig+ = = 并联分流 公司logo 公司logo 核心知识 已知一个表头内阻Rg＝27 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，如图甲所示。 答案　U＝Ig(Rg＋R)＝3 V，量程为3 V， 根据U＝I(Rg＋R)＝1 000I，故将题图中 每个刻度扩大为原来的1 000倍，如图(a)。 (1)若将该表头与R＝973 Ω的电阻串联，则改装成的电压表量程为多大？需将图乙中各刻度如何修改？ 公司logo 公司logo 思考与讨论 已知一个表头内阻Rg＝27 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，如图甲所示。 (2)若将该表头与R＝3 Ω的电阻并联，则改装成的电流表量程为多大？需将图丙中的各刻度如何修改？ 答案 I＝Ig＋＝3 mA＋ mA＝30 mA，量程为30 mA，故题图中每个刻度扩大为原来的10倍，如图(b)。 公司logo 公司logo 思考与讨论 项目 小量程电流表G改装成大量程电压表V 小量程电流表G改装成大量程电流表A 改装后的电路结构     R的作用 分压 分流 接入电阻的计算 U＝Ig(R＋Rg) R＝－Rg IgRg＝(I－Ig)R R＝Rg 公司logo 公司logo 总结提升 改装后内阻 RV＝Rg＋R RA＝ 使用方法 并联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入 刻度更改 将原刻度按比例改为新刻度 将原刻度按比例更改为新刻度 刻度校对 将标准电压表与改装表并联 将标准电流表与改装表串联 1. (2024·江门一中高二期末)如图所示，将一只满偏电流为100 mA、内阻为400 Ω的表头改装成测电流、电压两用的电表，已知R1＝100 Ω，R2＝920 Ω。下列说法正确的是  A.接Oa端是电流表，量程为500 mA B.接Ob端是电压表，量程为5 V C.接Oa端是电流表，量程为600 mA D.接Ob端是电压表，量程为50 V √ 例题 根据电表的改装原理可知，改装电流表需要并联一个电阻，改装电压表需要串联一个电阻，故接Oa端是电流表，接Ob端是电压表。接Oa端时I＝Ig＋＝500 mA，接Ob端时表头G先与R1并联再与R2串联，则U＝IgRg＋IR2＝100 mA×400 Ω＋500 mA×920 Ω＝500 V，故选A。 2.(2024·佛山市高二段考)如果将满偏电流和内阻分别为Ig＝2 mA、Rg＝200 Ω的表头分别按如图甲和乙所示的方式改装成双量程的电流表。试求满足题中要求的定值电阻R1、R2、R3、R4的阻值分别为多少(结果均保留两位小数)？ 答案　4.08 Ω　 0.40 Ω　 0.41 Ω　 3.67 Ω 例题 按题图甲接法，量程为0.1 A时，Rg与R1并联， 则有R1＝ Ω≈4.08 Ω 量程为1 A时，Rg与R2并联，则有R2＝ Ω≈0.40 Ω 按题图乙接法，量程为1 A时，R4和Rg串联后再与R3并联；量程为0.1 A时，R3和R4串联后再与Rg并联，分别得Ig(Rg＋R4)＝(1 A－Ig)R3，IgRg＝(0.1 A－Ig)(R3＋R4)，联立解得R3≈0.41 Ω，R4≈3.67 Ω。 3.(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。  (1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。 例题 (2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表指针位置如图(c)所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是　 。(填正确答案标号)   A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA C 例题 当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确。 (3)产生上述问题的原因可能是　　 。(填正确答案标号)  A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C.R值计算错误，接入的电阻偏小 D.R值计算错误，接入的电阻偏大 AC (4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可， 其中k＝　　。  例题 (3)根据IgRg＝(I－Ig)R得：I＝＋Ig 出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小，选项A、C正确。 (4)设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有 U＝(25－0.25)×10-3R U＝(20－0.25)×10-3kR 解得k＝。 伏安法测电阻的两种接法 02 理想电流表 RA＝0 能读出通过自身电流 的一个小电阻 理想电压表 RV＝∞ 能读出加在自身两端电压 的一个大电阻 公司logo 公司logo 核心知识 1.电流表内外接法的比较 电流表内接法： (1)电路： (2)误差来源： (3)误差分析： (4)适用情况： 电流表的分压作用 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测大电阻 公司logo 公司logo 核心知识 1.电流表内外接法的比较 电流表外接法： (1)电路： (2)误差来源： (3)误差分析： (4)适用情况： 电压表的分流作用 R测＝<Rx 测小电阻 公司logo 公司logo 核心知识 <即Rx>时，采用内接法， >即Rx<时，采用外接法， 2.电流表内、外接的选择方法 方法一　直接比较法 Rx≫RA时，采用内接法 Rx≪RV时，采用表外接法 “大内小外” 方法二　公式计算法 当Rx=时， 两种接法效果相同 公司logo 公司logo 核心知识 如图所示，把电压表的接线端分别接a、b两点， 观察两电表的示数变化：若电流表的示数变化 明显，即>，说明电压表的分流对电路影响大，表明Rx较大，应选用电流表内接法。反之，应选用电流表外接法。 2.电流表内、外接的选择方法 方法三　试触法 适用于 : Rx、RV、RA的阻值关系不能确定的情况 公司logo 公司logo 核心知识 4.(2024·湛江市高二检测)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则　　 (选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值　　 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。  Rx1 大于 例题 由题意知＝10，＝20，<，电压表的分流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1更接近待测电阻的真实值，题图甲中待测电阻的测量值是Rx与RA串联后的电阻值，故Rx真<Rx1。 5.如图所示，用电流表和电压表测量电阻Rx阻值，c端与b端相连时，电流表示数为4.60 mA，电压表示数为2.50 V，c端与a端相连时，电流表示数为5.20 mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果，下列说法正确的是 A.电阻的真实值更接近543 Ω，且大于543 Ω B.电阻的真实值更接近543 Ω，且小于543 Ω C.电阻的真实值更接近442 Ω，且大于442 Ω D.电阻的真实值更接近442 Ω，且小于442 Ω √ 例题 比较两次的电压表读数，可知ΔU＝0.20 V，则＝0.08；电流表示数变化ΔI＝0.60 mA，则≈0.13，可见>，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故应采用电流表内接法，Rx＝ Ω≈543 Ω，此接法测量值偏大，因此选项B正确。 表头的三个参量:内阻Rg 满偏电流Ig 满偏电压Ug 闭合电路 的欧姆定律 电表的改装 伏安法测电阻的两种接法 电压表改装：表头串联一个较大电阻(串联分压) 电流表改装：表头并联一个较小电阻(并联分流) 电流表内接 误差来源：电流表的分压作用 适用情况：测大电阻 电流表外接 误差来源：电压表的分流作用 适用情况：测小电阻 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $