电表改装系列中考专题

电表改装系列中考专题

(2014-07-02 09:17:01)

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原文地址：电表改装系列中考专题作者：邾永辉

近几年，安徽省中考中电学压轴题都涉及到电源、电流表、电压表的内阻等电学一系列计算，命题明显向高中物理的一些知识靠拢。因而本人认为在复习冲刺中很有必要和学生探讨电流表、电压表的改装知识，一方面符合安徽省中考的命题趋势，另一方面也能让学生真正掌握串联电路、并联电路的分压、分流的特点，使学生能学以致用。

电流表和电压表都是由灵敏电流计加电阻组装而成的。它们都是根据电流的磁效应制作的。表内都有一个磁铁和一个导电线圈，通电后，在磁铁的作用下会旋转。通过的电流越大，所产生的磁力越大，表的指针摆动幅度越大。这就是电流表、电压表的表头部分。因为灵敏电流计，允许通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小，所以，要使电流表和电压表能测实际电路中的电流和电压，就必须并联或串联一定阻值的电阻，已起到分流或分压的作用。

一、改装电流表：

电流表是将灵敏电流计与一个阻值较小的电阻并联，并联的电阻起到分流作用。这样，就会使大部分电流通过并联的电阻，小部分电流经过表头。而并联的电阻的阻值R

1

，可根据灵敏电流计的线圈阻值R、灵敏电流计最大量程I、

电流表最大量程I

1来计算。计算公式是：R

1

=R/[(I

1

/I)-1]。

1、将一灵敏电流计改装成电流表：如图所示,将一灵敏电流计改装成电流表。若电流计的满偏电流Ig=200μA,内阻Rg=100Ω,则R1与R2的大小分别是:

=ΩR2=Ω=ΩR2=Ω

=ΩR2=Ω=ΩR2=Ω

分析：当接公共和2接线柱（量程是1mA 时），R1、R2串联后与R g并联，则有

Ig×Rg=(1×10-3- Ig）（R

1+ R

2

），即20×10-6×102=（1×10-3-20×10-6）（R

1

+

R

2

）

当接公共和1接线柱（量程是10mA 时），Rg、R2串联后与R1并联，则有

Ig×（Rg+ R

2）=（10×10-3- Ig）R

1

，

即20×（102+R

2）=（10×10-3-20×10-6）R

1

通过上述内容列一组满偏值方程得：R

1=ΩR

2

=Ω

故答案为A

2、将两个相同的灵敏电流计改装成量程较大的电流表A

1和A

2

，A

1

的量程是，A

2

的量程是3A。测得灵敏电流计的内阻为R

g =200Ω，表头显示其满偏电流为I

g

=1

mA。

(1)要完成电流表A

1

的改装，需要给灵敏电流计_ __联一个阻值为___ __Ω的电阻。

(2)将电流表A

1、A

2

改装成功后，一位同学欲进行以下操作，则将会看到的实验

现象是：若将两表串联起来接入电路，A

1指针偏角______A

2

指针偏角（填大于、

小于、等于），若将两表并联起来接入电路，A

1指针偏角____A

2

指针偏角（填大

于、小于、等于）。

（1）并联；(2)大于等于

二、改装电压表：

电压表是将灵敏电流计与一个阻值较大的电阻串联，串联的电阻起到分压作用。这样，即使两端加上比较大的电压，大部分电压都加在串联的大电阻上，表头上的电压就会很小。而串联的电阻的阻值R，可根据公式：U=I g(R g+R)来计算（其中，U为电压表最大量程、R g为表头的内阻、I g为满偏电流、R为应串联的电阻）。

1、实验室常用的双量程电压表的电流表改装而成的。图甲是一个量程为0～6mA 的电流表，其内阻为R

G

=10Ω。在电路中，我们可以把小量程的电流表看成一个

定值电阻R

G

与能显示电流的表盘G串联在一起（如图乙），同样遵从欧姆定律。当有电流通过时，电流可以从表盘G上读出，这时两接线柱A、B之间有一定的电压，此时小量程电流表实际上也可以当成一个小量程的电压表。

（1）如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻R

A

后，在A、B之间就相当

于一个量程为0～3V的电压表，求串联的定值电阻R

A

的大小。

（2）若将这电流表改为量程0～15V的电压表，求再串联的定值电阻R

B

大小。

分析解答：

如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻R

A

后，在A、B之间就相当于一个

量程为0～3V的电压表，此时就相当于把A、B分别接在电压为3V的电源上，R

g

与R

A 串联在电路中，电流表G满偏, 故:R

总1

=R

A

+R

g

而由欧姆定律可知：I

总1=U

总1

/R

总1

=U

总1

/(R

A

+Rg)

代入数据：6mA=3V/(R

A

+10Ω)

解得：R

A

=490Ω

如图丙所示，同理，若将这电流表串联一个定值电阻R

A

，再串联一个定值电阻

R

B

后，在A、C之间就相当于一个量程为0～15V的电压表，此时就相当于把A、

C分别接在电压为15V的电源上，R

g 与R

A

、R

A

串联在电路中，电流表G满偏。

同理可得：I

总2=U

总2

/R

总2

=U

总2

/(R

A

+R

B

+Rg)

代入数据：6 m A =15V/(490Ω+R

B

+10Ω)

解得：R

B

= 2000Ω

2、如图所示，电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成．某同学在使用中发现一块电压表的读数总比真实值偏小一些，若要调准，可采用的措施是（）

A．在电阻R上并联一个比其小得多的电阻

B．在电阻R上并联一个比其大得多的电阻

C．在电阻R上串联一个比其小得多的电阻

D．在电阻R上串联一个比其大得多的电阻

解：电压表由表头G和电阻R串联而成，发现此电压表的读数比准确值稍微小一些，说明加上相同电压时，要使电流适当大些，故需要略微减少电阻R的值，可以与电阻R并联电阻实现，但电压表的读数比准确值稍微小一些，故并联电阻要比R大得多，故ACD错误，B正确。

3、一个电流表的满偏电流I g=1mA，内阻R g=500Ω，要把它改装成一个量程为3V 的电压表，则（）

A．应在电流表上再串联一个阻值为3kΩ的电阻

B．应在电流表上再并联一个阻值为3kΩ的电阻

C．改装后的电压表内阻是500Ω

D．改装后的电压表内阻是3kΩ

解：改装成电压表要串联电阻的RX：则I g（R g+R x）=U

即：1×10-3A(500Ω+R x）=3V

解得：R x=2500Ω

故选：D

补充：改装欧姆表：

1、小明同学展示了自己的小制作的原理（如图所示），内由电压恒定的电源和一个定值电阻R

1

串联组成，电源内阻不计，只露出两个接线柱A、B。若将一电流表直接接在A、B两接线柱上，电流表的示数为；若将一只阻值为12Ω的定

值电阻R

2

与电流表串联后接在A、B两接线柱上，电流表的示数为。求：

（1）电源电压和电阻R1的阻值；

（2）如果利用这个装置，和一个量程为0～、最小刻度为的电流表，改装成一个欧姆表，则R1的阻值应该换成一个阻值为多大的电阻这个装置测量电阻的范围是多少

分析解答：(1)U=8V R

1

=4Ω（过程略）

(2)欧姆表测电阻应该从零开始，即当R=0时，I

最大

=

∴R

1

=U/I=8V/=13Ω

电路中最小电流应该是电流表的一小格代表的数值，否则无法显示数值，求出这时的总电阻，即R=U/I=8V/=400Ω

待测电阻R

2=R-R

1

=400Ω-13Ω=387Ω

所以测量范围是0～387Ω

2、下图是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电压U＝，经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标____Ω，1mA刻度处应标_____Ω。

分析：电压、3mA

的时候标度为零，即外加电阻为零，内带电阻为R

1，R

1

==500Ω，∵总电阻=外

加电阻+内带电阻

∴2mA的时候总电阻=750Ω，

则外加电阻=750-R

1

=750Ω-500Ω=250Ω

∵1mA的时候总电阻=1500Ω，

∴外加电阻=1500-R

1

=1500Ω-500Ω=1000Ω

3、拓展：欧姆表的刻度不均匀，且随电阻Rx增大刻度变密。