高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3-12

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高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3-12

3.4 多用电表电路分析与设计学习目标重点难点1.掌握电压表的改装原理,并能够进行有关的计算。2.掌握电流表的改装原理,并能够进行有关计算。重点:电压表、电流表的改装。难点:多量程电表的改装。1.多用电表测电压电路多用电表表头是一个小量程电流表,一般微安电流表的内阻Rg为几百欧姆到几千欧姆,它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。由欧姆定律可知,它能承受的最大电压Ug仅为几毫伏到几十毫伏。当把电流表改装为量程为U的电压表时,应当串联一个电阻R,该电阻起分压作用,因此叫分压电阻,U=Ug+UR,即U=Ig(Rg+R)。预习交流1两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表V1、V2,如将两表串联起来后去测某一线路的电压,则两只表(  )。A.读数相同      B.指针偏转的角度相同C.量程大的电压表读数大D.量程大的电压表读数小答案:BC2.多用电表测电流电路当把电流表改装成量程为I的电流表时,应当并联一个电阻,该电阻起分流作用,因此叫分流电阻,I=Ig+IR,即。预习交流2表头改装成量程为I的电流表后,指针满偏时流过表头的电流是否仍是Ig?用此电流表测量某电流时,若指针在满刻度的一半处,则读数是否为Ig/2?答案:表头改装成电流表后,指针满偏时流过表头的电流仍是Ig。将此改装表测量的电流读数应为I/2而非Ig/2,因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。一、将表头改装成电压表(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大?(2)如何将表头改装成电压表?答案:(1)利用表头能够测量的最大电流是Ig,最大电压是Ug=IgRg。 (2)将表头改装成电压表①原理:表头G的额定电压Ug较小,如果用于测电压,其量程太小,要想量度较大的电压,可以给电流表串联一个电阻R,分担一部分电压,R称为分压电阻,如图所示。②分压电阻的计算由串联电路的特点得:,解得:R=。若电压扩大量程的倍数n=,则R=(n-1)Rg。为使用方便,实验室中的电压表通常有两个量程,如图所示为表头G改装成两个量程0~3V、0~15V的电压表的电路图,问:(1)公共端A应该接正接线柱还是负接线柱?图中使用A、B两接头时是哪一个量程?(2)已知R2是阻值为24kΩ的电阻,表头G的内阻为500Ω,则R1的阻值和灵敏电流表的满偏电流各是多少?答案:(1)负接线柱 0~3V量程 (2)5.5kΩ解析:(1)因为电压表使用时电流从正接线柱流进、负接线柱流出,公共端A应该接负接线柱。图中使用A、B两接头时,R1作为分压电阻,接A、C两头时,R1和R2串联作为分压电阻,根据串联电路电压分配与电阻成正比,使用A、B两接头时是小量程,即0~3V量程。(2)设电流计的满偏电流为Ig,内阻为rg,则应有:3V=Ig(rg+R1)15V=Ig(rg+R1+R2)联立可得R1=5.5kΩ,Ig=0.5×10-3A=500μA。电压表是由小量程电流表串联大电阻改装而成的,因此电压表的内阻都比较大,通常量程越大,内阻也越大。在有些问题中我们把电压表的电阻视做无穷大,即为理想电压表,这种电压表的接入对原电路无影响。但在有些问题中,电压表只能作为大电阻处理,这时电压表的接入将影响原来的电路。二、将表头改装成大量程电流表 如何将小量程的表头改装成大量程的电流表?答案:(1)原理:要量度比较大的电流,可以给电流表并联一个分流电阻,即扩大了电流表的量程,如图所示。(2)分流电阻的计算由并联电路特点得:(I-Ig)R=IgRg,即R=Rg=Rg。若电流表扩大量程的倍数n=,则R=Rg。有一只量程为1mA的电流表,刻度盘共有50格,若给它并联一个0.01Ω的电阻,则可将它改装成一个量程为1A的电流表。若要把这个量程为1mA的电流表改装成一个量程为10V的电压表,应在电流表上串接一个________Ω的电阻。将这个电压表接在某段电路上,指针偏转40格,这段电路两端的电压是________V。答案:9990 8解析:将电流表并联一分流电阻,可改装成一较大量程的电流表,设量程为I,则IgRg=(I-Ig)R,得Rg=R=×0.01Ω=9.99Ω。将电流表改装成电压表,则需串联一分压电阻,设为R,则U=Ig(Rg+R),得R=-Rg=9990Ω。当电压表指针偏转40格,按比例这段电阻两端电压U=0.8×10V=8V。(1)电表改装之后,表头的三个参量Ig、Ug和Rg是不变的,量程发生了变化是因为有电阻分了电压或电流。(2)电表的改装本质上是电阻的串、并联问题,进行计算时只要把表头G看成一个电阻Rg即可,切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。1.把电流表改装成电压表时,下列说法正确的是(  )。A.改装的原理是串联电阻有分压作用B.改装成电压表后,原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C.改装后原电流表自身的电阻也增大了百度文库-让每个人平等地提升自我D.改装后使用时,加在原电流表两端的电压的最大值不可能增大答案:AD2.用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为0~5V和0~10 V的电压表,串联后接在12V的电压上,则(  )。A.两表的电压示数相同,均为6VB.两表头的指针的偏角相同C.两表头的指针的偏角不相同D.两表的电压示数不同答案:BD解析:由于两个电压表是用相同的电流表改装的,当两个电压表串联使用时,通过两表的电流是相同的,所以表头指针偏转的角度是相同的,刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压,所以其示数是不同的。3.将量程为3.0V、内阻为10kΩ的电压表,改装成量程为30V的电压表,应________联________的电阻。答案:串 90kΩ解析:要想增大电压表量程,就应在电压表上串联分压电阻R,使得表头的分压减小,从而增大量程。Ug=3.0V,Rg=10kΩ,改装后量程U=30V。需串联的分压电阻为R。由IgR+IgRg=U得,R=-Rg=(-1)Rg=(-1)Rg=90kΩ。4.如图所示,一量程为0~100μA的电流表,内阻为100Ω,表盘刻度均匀,现串联一个9900Ω的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程是________V。用它来测量电压时,表盘指针位置如图所示。此时电压表的读数大小为________V。答案:0~1 0.80解析:灵敏电流表与一较大的电阻串联即可改装为量程较大的电压表。根据R=有:U=IgR+IgRg=10-4×(100+9900)V=1V。此时指针所表示的电压为0.80V。5.一个电流表的电阻RA为0.18Ω,最大最程为10A,刻度盘分为100个刻度。现将其最大量程扩大为100A,需________联一个________Ω的电阻,此时刻度盘每个刻度表示________A;新的电流表的内阻为________Ω。答案:并 0.02 1 0.018解析:扩大电流表的量程需并联电阻。因IARA=(100A-IA)R,R==Ω=0.02Ω。新电流表的内阻R′==0.018Ω。
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