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二.知識(shí)要點(diǎn):(一)電流表和電壓表的改裝1.電流表以及其參數(shù)(1)我們通常所說(shuō)的電流表是指靈敏電流計(jì),由于其量程太小,一般情況下不能直接測(cè)量電流,而是用于檢測(cè)有無(wú)電流和電流的方向,或作為改裝量程較大的電流表和電壓表的表頭使用。(2)主要參數(shù):電流表的內(nèi)阻;指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流叫作滿偏電流,又叫做電流表的量程;指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí),電流表兩端的電壓叫做滿偏電壓。由歐姆定律可得。2.電壓表的改裝(1)電壓表的改裝原理將電流表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律轉(zhuǎn)化為電壓值,可以直接測(cè)量電壓,由于量程太小,無(wú)法直接測(cè)量較大的電壓,如果給小量程的電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,就可以測(cè)量較大的電壓,因此電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻后就成為電壓表。圖1(2)分壓電阻的計(jì)算根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理有:解得分壓電阻:若表示量程的擴(kuò)大倍數(shù)(即)則3.電流表改裝(1)電流表的改裝原理小量程的電流表測(cè)量范圍較小,直接串聯(lián)在電路中有可能燒壞電流表,因此需要并聯(lián)一個(gè)分流電阻,就可以測(cè)量較大的電流,即擴(kuò)大了電流表的量程。(2)分流電阻的計(jì)算根據(jù)并聯(lián)分流的原理有:解得應(yīng)并聯(lián)的分流電阻:若用表示量程的擴(kuò)大倍數(shù)(即)則改裝成的電流表的內(nèi)阻為可見電流表的內(nèi)阻很小,對(duì)于理想的電流表,其內(nèi)阻可以忽略不計(jì),串聯(lián)在電路中可以看作短路。[例1]將量程為3.0V,內(nèi)阻為的電壓表改裝成量程為30V的電壓表,應(yīng)

聯(lián)

的電阻。分析與解答:原來(lái)的電壓表,內(nèi)阻為,改裝后的量程為30V。需串聯(lián)的電阻R,擴(kuò)大倍數(shù),所以。

[例2]一個(gè)電流表的內(nèi)阻為,最大量程為10A,刻度盤分為100個(gè)刻度,現(xiàn)將其量程擴(kuò)大為100A,需要

聯(lián)一個(gè)

的電阻,此時(shí)刻度盤的每個(gè)刻度表示

A,新的電流表的內(nèi)阻為

。分析與解答:電流表的量程擴(kuò)大,需并聯(lián)一個(gè)分流電阻,原來(lái)電流表的最大量程為10A,刻度數(shù)為,改裝后的量程為100A,根據(jù)歐姆定律得:并聯(lián)電路的阻值:新電流表的內(nèi)阻:新電流表的每個(gè)刻度值表示:

(二)電表的非常規(guī)接法電表的常規(guī)接法是:電流表串聯(lián)接入電路中,電壓表并聯(lián)接入電路中,如果沒(méi)有特別聲明,可把電表理想化,即認(rèn)為電流表的內(nèi)阻,電壓表的內(nèi)阻;電表的接入和取出對(duì)電路不產(chǎn)生影響。實(shí)際使用中,電流表內(nèi)阻很小但不為零,電壓表內(nèi)阻很大但不為無(wú)窮大,這就是非理想電表。非理想電表對(duì)電路的影響不能忽略。實(shí)驗(yàn)時(shí),在特定條件下電表可以采用非常規(guī)接法,即電流表并聯(lián)在用電器兩端,電壓表串聯(lián)在電路中,老師將結(jié)合典型試題,對(duì)電表的非常規(guī)接法作一分析探討。1.電壓表的串聯(lián)接法(1)要求測(cè)量電壓表的內(nèi)阻時(shí),可以把電壓表當(dāng)做定值電阻串聯(lián)在電路中,此時(shí)電壓表的示數(shù)就是它兩端的實(shí)際電壓,若用電流表與它串聯(lián)、由電流表上讀出電流示數(shù)。用便可計(jì)算出電壓表的內(nèi)阻,此接法避免了“伏安法測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)中,由于電壓表、電流表的接入導(dǎo)致測(cè)量值與真實(shí)值不符而產(chǎn)生的誤差。[例1]某電壓表的內(nèi)阻在~之間,現(xiàn)要較精確測(cè)量其內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材:A.待測(cè)電壓表V(量程3V)B.電流表A1(量程)C.電流表(量程)D.電流表(量程0.6A)E.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值)F.電源E(電動(dòng)勢(shì)4V)G.開關(guān)S,導(dǎo)線若干(1)所提供的電流表中,應(yīng)選用

(填寫字母代號(hào))(2)為了盡量減小誤差,要求測(cè)量多組數(shù)據(jù),試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖。分析與解答:(1)要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻,它兩端的電壓可由電壓表的示數(shù)讀出,流過(guò)電壓表的電流要用電流表與它串聯(lián)才能測(cè)出,因?yàn)殡妷罕砹砍虨?V,內(nèi)阻,所以流過(guò)電壓表的最大電流為:則電流表應(yīng)選擇A1。(2)因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器電阻比電壓表內(nèi)阻小得多,且要求盡量減小誤差,需要測(cè)量多組數(shù)據(jù),所以采用分壓電路,電路如圖1所示。圖1若待測(cè)電阻為高值電阻,由于流過(guò)高值電阻的電流太小不便用電流表測(cè)量時(shí),可用一已知內(nèi)阻的電壓表,采用非常規(guī)接法可以測(cè)出高值電阻值。

[例2]一只電壓表,量程已知,內(nèi)阻為,另有一電源(電動(dòng)勢(shì)未知,但不超過(guò)電壓表的量程,內(nèi)阻可忽略不計(jì))。請(qǐng)用這只電壓表、電源、1個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線設(shè)計(jì)測(cè)量某一高值電阻的實(shí)驗(yàn)方法。(已知的值與相差不大。)分析與解答:由于電源內(nèi)阻不計(jì),直接用電壓表接到電源正、負(fù)極上,電壓表讀數(shù)就是電源的電動(dòng)勢(shì),即;用電壓表與串聯(lián),如圖2所示,此時(shí)電壓表讀數(shù)為,所以兩端電壓為,則解之得

2.電流表的并聯(lián)接法當(dāng)電路兩端電壓很小,把電流表并聯(lián)在電路上時(shí),流過(guò)電流表的電流小于電流表的量程,這種非常規(guī)接法是可行的。[例3]從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻,要求方法簡(jiǎn)捷,有盡可能高的測(cè)量精度,并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。器材(代號(hào))規(guī)格電流表()量程,內(nèi)阻待測(cè)(約)電流表()量程,內(nèi)阻電壓表()量程,內(nèi)阻電阻()阻值約,作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器(R2)總阻值約電池(E)電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻很小開關(guān)(S)

導(dǎo)線若干

(1)畫出電路圖,標(biāo)明所用器材的代號(hào);(2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算,則所用的表達(dá)式為

,式中各符號(hào)的意義是

。分析與解答:(1)待測(cè)電流表的量程,內(nèi)阻約為,則電流表A1兩端的最大電壓約為若用量程為10V的電壓表與電流表A1并聯(lián)測(cè)電壓,電壓表讀數(shù)誤差太大,此電壓表不能選用。因?yàn)橐阎娏鞅鞟2的內(nèi)阻,量程,A2兩端的最大電壓,用電流表與電流表并聯(lián),可設(shè)法做到并聯(lián)后兩端電壓不大于0.375V,則根據(jù)電流表與電流表兩端電壓相等,有則式中為流過(guò)電流表的電流強(qiáng)度,為流過(guò)電流表的電流強(qiáng)度,為電流表的內(nèi)阻,為電流表的內(nèi)阻。(2)若要測(cè)量精度高,電壓、電流調(diào)節(jié)范圍大,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法效果最佳,電路圖如圖3所示。通過(guò)上面對(duì)電表的非常規(guī)接法例析,必須注意以下兩點(diǎn):①采用電壓表的串聯(lián)接法時(shí),必須設(shè)法滿足電路中電壓表兩端的電壓小于該表的最大量程。②采用電流表的非常規(guī)接法時(shí),必須設(shè)法使電路中通過(guò)電流表的電流小于該表的量大量程,否則會(huì)燒毀電表。高考《考試說(shuō)明》中要求考生會(huì)正確使用電壓表、電流表,指的是會(huì)常規(guī)的連接方法,也包含會(huì)創(chuàng)造性地使用非常規(guī)連接方法,這是更高層次上的能力考查,也是近年來(lái)高考中重點(diǎn)考查的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ弧?/p>

(三)電表問(wèn)題錯(cuò)因探析1.對(duì)電表構(gòu)造理解不透而導(dǎo)致錯(cuò)解[例1]電壓表由電流表G與電阻串聯(lián)而成,如圖1所示,若在使用中發(fā)生此電壓表的讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍小些,采用下列哪種措施可以改進(jìn)(

)A.在R上并聯(lián)一只比R小得多的電阻B.在R上串聯(lián)一只比R小得多的電阻C.在R上并聯(lián)一只比R大得多的電阻D.在R上串聯(lián)一只比R大得多的電阻錯(cuò)解:由于電阻R與電流表G串聯(lián)而改裝成電壓表,所以電阻R跟其它電阻并聯(lián)不符合要求,故A、C選項(xiàng)不對(duì),而電壓表的讀數(shù)隨著分壓電阻R的增大而增大,已知電壓表讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍小些,可在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻,應(yīng)選B。錯(cuò)因:錯(cuò)的原因是不了解電壓表的構(gòu)造原理,沒(méi)有正確分析電壓表讀數(shù)偏小的原因,電壓表是由一分壓電阻R與電流表G串聯(lián)而成的,通過(guò)表頭G的電流大些,指針的偏轉(zhuǎn)角度就大些,若通過(guò)表頭G的電流小些,指針偏轉(zhuǎn)的角度也就小些,就達(dá)不到規(guī)定的刻度值。由可知,若與R串聯(lián)一只電阻,I將變的更小,指針更達(dá)不到規(guī)定的刻度。正解:由,可知,只要使R稍減小一些,即在R上并聯(lián)一只比R大的多的電阻,就可便通過(guò)表頭的電流稍增大一些而達(dá)到準(zhǔn)確值,所以應(yīng)選C。

[例2]某同學(xué)在做伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中不慎將電壓表與電流表的位置互換了,如圖2所示,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.電流表將燒壞B.電壓表可能燒壞C.電流表、電壓表均燒壞D.電流表、電壓表均不會(huì)燒壞圖2錯(cuò)解:由于“電流表必須串聯(lián),電壓表必須并聯(lián)”,電流表又極易被燒壞,所以選A。錯(cuò)因:由于對(duì)電表構(gòu)造原理理解不透導(dǎo)致錯(cuò)解。電流表是由表頭G與小電阻并聯(lián)而成,而電壓表是由表頭G與大電阻串聯(lián)而成,因此電流表電阻很小,電壓表電阻很大,當(dāng)如圖2連接后,由于電流表電阻很小,跟R并聯(lián)后的等效電阻比電流表電阻還小,這個(gè)等效電阻與電壓表串聯(lián),相當(dāng)于一個(gè)阻值很小的電阻與一個(gè)阻值很大的電阻串聯(lián),這就使得電路的總電流很小,雖然電流幾乎全部通過(guò)電流表(分流原理),但不至于損壞電流表,此時(shí)電流表兩端電壓很小,電壓表兩端電壓近似等于電源電壓(分壓原理),只要電壓表量程適當(dāng),也不會(huì)損壞電壓表。正解:D

2.對(duì)多用電表表盤示數(shù)特點(diǎn)不清楚而導(dǎo)致錯(cuò)解[例3]甲、乙兩同學(xué)使用歐姆表測(cè)量某電阻,他們都把選擇開關(guān)旋到“”擋,并能正確操作,他們發(fā)現(xiàn)指針偏角偏小,于是甲把選擇開關(guān)旋到“”擋,乙把選擇開關(guān)旋到“”檔,但乙轉(zhuǎn)動(dòng)歐姆零旋鈕重新調(diào)零,甲沒(méi)有重新調(diào)零,則以下敘述正確的是(

)A.甲選擋錯(cuò)誤,而操作正確B.乙選擋錯(cuò)誤,操作錯(cuò)誤C.甲選擋錯(cuò)誤,操作錯(cuò)誤D.乙選擋錯(cuò)誤,而操作正確錯(cuò)解:指針偏角減小,說(shuō)明讀數(shù)偏小,應(yīng)選擇“”擋,沒(méi)有重新調(diào)零屬于操作錯(cuò)誤,故選項(xiàng)C正確。錯(cuò)因:用歐姆表測(cè)量電阻時(shí),指針偏轉(zhuǎn)的偏角小,則電阻讀數(shù)大;偏角大,則電阻讀數(shù)?。浑娮铻榱銜r(shí)偏轉(zhuǎn)角最大,這和電流表、電壓表示數(shù)方法剛好相反,不了解歐姆表的這種示數(shù)特點(diǎn)是造成錯(cuò)解的原因。正解:由歐姆表示數(shù)特點(diǎn)可知,指針偏角偏小,說(shuō)明電阻阻值偏大,應(yīng)把選擇開關(guān)旋到“”擋,沒(méi)有重新調(diào)零屬于操作錯(cuò)誤,故選D。

3.把電壓表與靜電計(jì)不加區(qū)別而導(dǎo)致錯(cuò)解[例4]如圖3所示,電源電壓200V,兩個(gè)電容器完全相同,關(guān)于靜電計(jì)讀數(shù)U和電壓表讀數(shù),以下說(shuō)法正確的是(

)A.U=100V,B.U=0V,C.U=200V,D.U=100V,圖3錯(cuò)解:由于兩個(gè)相同的電容器串聯(lián),所以兩者的讀數(shù)均為100V,因而選A。錯(cuò)因:對(duì)電壓表及靜電計(jì)的工作原理理解錯(cuò)誤,電壓表是由表頭C與電阻串聯(lián)改裝而成,指針的偏角反映的是流過(guò)它的電流,而靜電計(jì)跟驗(yàn)電器相似,是依靠靜電斥力使指針偏轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量電壓的。正解:由于在穩(wěn)定的直流電路中,含電容器的支路相當(dāng)于斷路。因此圖3所示電路中沒(méi)有電流,故電壓表的讀數(shù)為零,電壓全部降落在C兩端,所以靜電計(jì)讀數(shù)為200V,故選C。

(四)電表改裝后的校準(zhǔn)問(wèn)題分析

高考物理實(shí)驗(yàn)命題的趨勢(shì)是在理解教材實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),給出一些電學(xué)器材供選擇,并要求設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案的題目,就稱之為電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題,電表的改裝和擴(kuò)程又是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重點(diǎn),通過(guò)一些原理改裝后的電表必須要進(jìn)行的一個(gè)步驟就是校準(zhǔn),如何進(jìn)行校準(zhǔn)并選擇電路是多數(shù)學(xué)生的一個(gè)弱點(diǎn),如何求解電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題,下面我們對(duì)此進(jìn)行分析。

1.電流表的改裝(或擴(kuò)程)與校準(zhǔn)

將電流計(jì)改裝成電流表,需將電流計(jì)并聯(lián)一個(gè)較小的電阻;也可將電壓表改裝成電流表,需將電壓表并聯(lián)一個(gè)小一些的電阻,改裝后的電流表校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)將改裝好的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián),看二者的讀數(shù)是否一致,如不一致,找出原因再進(jìn)行改裝,修正。[例1]實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一電壓表,量程為,內(nèi)阻約為,現(xiàn)要將其改裝成量程為的電流表,并進(jìn)行校準(zhǔn),為此,實(shí)驗(yàn)室提供如下器材:干電池E(電動(dòng)勢(shì)為),電阻箱R,滑動(dòng)變阻器,電流表A(有三個(gè)量程)及開關(guān)。(1)對(duì)電表改裝時(shí)必須知道電壓表的內(nèi)阻,可用圖1所示的電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻,在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下,電路中的電流表A應(yīng)選用的量程是

。若合上K,調(diào)節(jié)滑線變阻器后測(cè)得電壓表的讀數(shù)為,電流表A的讀數(shù)為,則電壓表的內(nèi)阻為

。(取三位有效數(shù)字)圖1(2)在對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),把A作為標(biāo)準(zhǔn)電流表,畫出對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖(滑線變阻器作限流使用)。圖中各元件要用題中給出符號(hào)或字母標(biāo)注。圖中電阻箱的取值R是

(取三位有效數(shù)字),電流表A應(yīng)選用的量程是

。解析:(1)電壓表量程為,內(nèi)阻約為,所以其額定電流大約為,所以選用的電流表比較準(zhǔn)確,由其讀數(shù)可知:電壓表的內(nèi)阻。(2)對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)電流表和改裝成的電流表串聯(lián)才能知道讀數(shù)是否準(zhǔn)確,題中要求滑線變阻器作限流使用,所以進(jìn)行校準(zhǔn)的電路圖如圖2所示。圖2由改裝電流表的原理可知:改裝后總電路中的電流最多可達(dá),所以電流表A應(yīng)選用的量程是。

2.電壓表的改裝(或擴(kuò)程)與校準(zhǔn)將電流計(jì)改裝成電壓表,需將電流計(jì)串聯(lián)一個(gè)較大的電阻;小量程的電壓表擴(kuò)大量程改裝成大量程的電壓表,也需要將小量程的電壓表串聯(lián)一個(gè)大一些的電阻,改裝后的電壓表校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)將改好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián),看二者的讀數(shù)是否一致,如不一致,找出原因再進(jìn)行改裝,修正。[例2]一個(gè)電壓表內(nèi)阻,量程為,現(xiàn)要利用電阻箱擴(kuò)大它的量程,改裝成量程為的電壓表,改裝后,再用一量程為的精確的電壓表對(duì)其所有刻度進(jìn)行校準(zhǔn),除了這兩個(gè)電壓表、外,還有下列一些器材。電源E(電動(dòng)勢(shì)約為6V,內(nèi)阻較?。┳冏杵鱎(總電阻約為)電阻箱()電鍵K導(dǎo)線若干(1)圖3所示是以上器材和兩個(gè)電壓表、的實(shí)物示意圖,試在圖中畫出連線,連成進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。

圖3

(2)圖中電阻箱的取值等于

。(3)用上述電壓表和改裝后并已校準(zhǔn)過(guò)的電壓表(以下簡(jiǎn)稱)以及一個(gè)電鍵和一些導(dǎo)線,去測(cè)量一個(gè)電動(dòng)勢(shì)大約為的電源的內(nèi)阻。寫出簡(jiǎn)要測(cè)量步驟,并用測(cè)量的量寫出的表達(dá)式。解析:(1)內(nèi)阻,量程為的電壓表要利用電阻箱擴(kuò)大它的量程,改裝成量程為的電壓表,需將串聯(lián)一個(gè)合適的電阻,改裝后,再用一量程為的精確的電壓表對(duì)其所有刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。需要采用分壓電路,如圖4所示。圖4(2)如圖5所示,根據(jù)改裝的原理圖圖5(3)將電壓表通過(guò)電鍵、導(dǎo)線與電源連接,讀出上的示數(shù);再將電壓表和串聯(lián),通過(guò)電鍵、導(dǎo)線與電源連接,讀出上的示數(shù)和上的示數(shù)。

3.電表校準(zhǔn)中的誤差原因分析[例3]如圖6所示,將一個(gè)改裝的電流表接入電路進(jìn)行校準(zhǔn),發(fā)現(xiàn)待測(cè)表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些,如果表頭G的是準(zhǔn)確的,出現(xiàn)的誤差可能是下述哪種原因引起的(

)①的測(cè)量值比真實(shí)值偏大②的測(cè)量值比真實(shí)值偏?、鬯⒙?lián)的比公式計(jì)算出的?、芩⒙?lián)的比公式計(jì)算出的大A.①③

B.②④

C.①④

D.②③圖6解析:待測(cè)表讀數(shù)偏大,表明通過(guò)待測(cè)表G的電流比準(zhǔn)確時(shí)應(yīng)通過(guò)G的電流大,使G的指針偏轉(zhuǎn)較大,也說(shuō)明支路分去的電流過(guò)少,即過(guò)大,所以應(yīng)選C。

(五)使用歐姆表時(shí)應(yīng)澄清的幾個(gè)問(wèn)題1.什么是歐姆表的中值電阻?如圖1是歐姆表的測(cè)量原理圖,虛線框內(nèi)是歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)化),G是表頭,內(nèi)阻為,電池電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為,R是可變電阻,也叫調(diào)零電阻。當(dāng)被測(cè)電阻接入電路后,流過(guò)表頭G的電流:(1)圖1因?yàn)闀r(shí),表頭電流等于它的滿偏電流,把代入(1)式有:

(2)則得,是一定的,每個(gè)值對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的,正是它惟一的決定著表針的位置。由于當(dāng)時(shí),,表針恰好指正中,因此又稱為歐姆表的中值電阻,其實(shí)中值電阻就是歐姆表的內(nèi)阻。2.歐姆表刻度為什么是不均勻的?

當(dāng)?shù)闹捣謩e為的2、3、4……倍時(shí),電流表的電流I分別為滿偏電流(滿刻度)的,即電表指針的偏轉(zhuǎn)角度分別為滿偏時(shí)的,……,而此時(shí)指針在歐姆表刻度盤上的讀數(shù)分別是,,,……,所以歐姆表的刻度越向左刻度越密,其分布是不均勻的。3.歐姆表是如何實(shí)現(xiàn)換擋的?雖然任何歐姆表的刻度都是從0到歐,但因?yàn)樵较蜃筮吙潭仍矫埽援?dāng)被測(cè)電阻很大時(shí),就難以得到準(zhǔn)確的讀數(shù),要想準(zhǔn)確測(cè)量,須增大歐姆表的中值電阻,即此時(shí)須換擋。那么歐姆表是如何實(shí)現(xiàn)換擋的呢?圖2是歐姆表?yè)Q擋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,其中虛框2內(nèi)的電路是歐姆表的調(diào)擋電路,通過(guò)開關(guān)S與接頭1、2、3、4的接觸,實(shí)現(xiàn)歐姆表的換擋。這些調(diào)擋電阻的關(guān)系為,擋位越大,對(duì)應(yīng)的歐姆表的中值電阻就越大,即歐姆表的內(nèi)阻就越大。圖2

4.歐姆表是如何實(shí)現(xiàn)調(diào)零的?在圖2中,虛框1內(nèi)的電路是歐姆表的調(diào)零電路,為調(diào)零電阻,的一部分電阻(滑片P右)與表頭G串聯(lián)后與的另一部分電阻(滑片P左)并聯(lián)。此種調(diào)零的方法稱為并聯(lián)調(diào)零,實(shí)際用的歐姆表大多采用的是并聯(lián)調(diào)零,因?yàn)椴⒙?lián)調(diào)零的方法引起的誤差相對(duì)要小,設(shè)滑片P左邊的電阻為,歐姆表短接時(shí)干路中的電流為I,則通過(guò)表頭G的電流③當(dāng)改變歐姆表的中值電阻時(shí),即換擋時(shí),由閉合電路歐姆定律可知,干路中的電流I會(huì)隨之發(fā)生變化,中值電阻變小,I變大,中值電阻變大,I變小,由③式可知,我們可以通過(guò)滑動(dòng)滑片P,使歐姆表短接時(shí)流過(guò)表頭G的電流仍為,歐姆表的調(diào)零便是這樣實(shí)現(xiàn)的。但歐姆調(diào)零也是有一定限制的,當(dāng)中值電阻太大以致干路中的電流,則此時(shí)須提高電源電壓才能實(shí)現(xiàn)歐姆調(diào)零。

【模擬試題】(答題時(shí)間:60分鐘)一.選擇題1.關(guān)于電壓表和電流表,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.理想的電壓表和電流表的內(nèi)阻不計(jì),是因?yàn)樗鼈兊碾娮瓒紴榱鉈.理想的電壓表和電流表的內(nèi)阻不計(jì),是因?yàn)樗鼈兊碾娮瓒紭O大C.理想的電壓表內(nèi)阻極大,電流表內(nèi)阻為零D.在電路中,理想的電壓表可視為短路,理想的電流表可視為開路2.一電流表的滿偏電流,內(nèi)阻為,要把它改裝成一個(gè)量程為的電流表,則應(yīng)在電流表上(

)A.并聯(lián)一個(gè)的電阻B.并聯(lián)一個(gè)的電阻C.串聯(lián)一個(gè)的電阻D.串聯(lián)一個(gè)的電阻3.一個(gè)電流表的滿偏電流,內(nèi)阻為,要把它改裝成一個(gè)量程為10V的電壓表,則應(yīng)在電流表上(

)A.串聯(lián)一個(gè)的電阻B.并聯(lián)一個(gè)的電阻C.串聯(lián)一個(gè)的電阻D.并聯(lián)一個(gè)的電阻4.如圖1所示,一只玩具電動(dòng)機(jī)用一節(jié)干電池供電,閉合電鍵后發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢,經(jīng)檢測(cè),電動(dòng)機(jī)性能完好;用電壓表測(cè)、間電壓,只有;斷開電鍵S,測(cè),間電壓接近,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢原因是(

)A.開關(guān)S接觸不良B.電動(dòng)機(jī)兩端接線接觸不良C.電動(dòng)機(jī)端接線短路D.電池過(guò)舊,內(nèi)阻過(guò)大圖15.兩只相同的電阻串聯(lián)后接到電壓為9V的恒定電路上,用一只的雙量程電壓表的5V擋測(cè)其中一只電阻兩端電壓時(shí),示數(shù)為,則換用擋測(cè)這個(gè)電阻兩端電壓時(shí),示數(shù)為(

)A.小于4.2V

B.等于4.2VC.大于4.2V

D.不能確定6.小量程的電流表G和用與此相同的小量程電流表改制成的電流表A、電壓表V的內(nèi)阻分雖為、、,它們之間的大小關(guān)系是(

)A.

B.C.

D.7.圖2所示的伏安法測(cè)電阻的部分電路,開關(guān)先后接通和時(shí),觀察電壓表和電流表示數(shù)的變化,那么(

)A.若電壓表示數(shù)有顯著變化,測(cè)量R的值時(shí),S應(yīng)接B.若電壓表示數(shù)有顯著變化,測(cè)量R的值時(shí),S應(yīng)接C.若電流表示數(shù)有顯著變化,測(cè)量R的值時(shí),S應(yīng)接D.若電流表示數(shù)有顯著變化,測(cè)量R的值時(shí),S應(yīng)接圖28.有兩個(gè)電壓表,把它們串聯(lián)起來(lái)正確地接到一個(gè)有較大內(nèi)阻的電源上時(shí),第一個(gè)電壓表讀數(shù)是12V,第二個(gè)電壓表讀數(shù)是6V。若單獨(dú)將第二個(gè)電壓表并聯(lián)接在該電源兩極上時(shí),它的讀數(shù)是12V,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的有(

)A.第一個(gè)電壓表內(nèi)阻是第二個(gè)電壓表內(nèi)阻的兩倍B.電源電動(dòng)勢(shì)為24VC.若單獨(dú)把第一個(gè)電壓表并聯(lián)接到電源兩極上,它的讀數(shù)是18VD.若第二個(gè)電壓表內(nèi)阻是,則電源內(nèi)阻也等于9.手電筒的兩節(jié)干電池,已經(jīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間,燈光只能發(fā)出很微弱的光,把它們?nèi)〕鰜?lái),用電壓表測(cè)電壓,電壓表示數(shù)很接近3V,再把它們作一個(gè)電子鐘的的電源,電子鐘能正常工作,下列說(shuō)法正確的是(

)A.這兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)減少了很多B.這兩節(jié)干電池的內(nèi)阻增加較大C.這臺(tái)電子鐘的額定電壓一定比手電筒里的小燈泡額定電壓小D.這臺(tái)電子鐘正常工作時(shí)的電流一定比手電筒的小燈泡正常工作電流小10.理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲,電動(dòng)機(jī)帶風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng),電熱絲給空氣加熱,得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干,設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為,它與電熱絲的電阻相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U,電流為,消耗的電功率為P,則有(

)A.

B.

C.

D.

二.填空題11.一電流表內(nèi)阻,滿偏電流,要把它改裝成量程為3V的電壓表,應(yīng)串聯(lián)一個(gè)阻值

;要把它改裝量程為的電流表,應(yīng)并聯(lián)一個(gè)阻值

的電阻。12.如圖3所示是一個(gè)較復(fù)雜電路中的一部分電路,其中,,,,,則流過(guò)電流表A的電流大小是

A,方向是由

點(diǎn)流到

點(diǎn)。圖313.一電流表的滿偏電流,把它改裝成歐姆表,所用電池的電動(dòng)勢(shì)。(1)歐姆表的中央刻度的電阻值

歐。(2)寫出下表中各電流刻度處對(duì)應(yīng)的電阻刻度值。012.5mA25mA37.5mA50mA

14.一萬(wàn)用表的歐姆擋有4擋,分別為,,,,現(xiàn)用它來(lái)測(cè)一未知電阻,當(dāng)用擋測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,為了測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確些,測(cè)量前應(yīng)進(jìn)行如下兩項(xiàng)操作。先

,接著

,然后再測(cè)量并讀數(shù)。15.現(xiàn)有以下器材:靈敏電流表G:滿偏值為,內(nèi)阻為;電池:電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻為10;另有可變電阻分別為:的滑動(dòng)變阻器;:的電阻箱;:的電位器。要求用上述器材組裝一個(gè)歐姆表,電路如圖4所示,回答下列問(wèn)題:圖4(1)需要的可變電阻是

。(填序號(hào))(2)該歐姆表中正中間的刻度值是

。(3)若某次測(cè)量中發(fā)現(xiàn)指針在處,則表明此時(shí)流過(guò)靈敏電流表的電流值是

。

三.計(jì)算題:16.AB兩地間鋪有通訊電纜,長(zhǎng)為L(zhǎng),它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的,通常稱為雙線電纜,在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(hù)層損壞,導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電,相當(dāng)于該處電纜上的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻,檢查人員經(jīng)過(guò)下面的測(cè)量可以確定損壞的位置:(1)令B端的雙線斷開,在A處測(cè)出雙線兩端的電阻是;(2)令A(yù)端的雙線斷開,在B處測(cè)出雙線兩端的電阻是;(3)在A端的雙線間加一已知電壓,在B端用內(nèi)阻很大的電壓表測(cè)出兩線間的電壓。試由以上測(cè)量結(jié)果確定損壞處的位置。17.如圖5所示為電流表與電壓表合一的電表,靈敏電流表G的內(nèi)阻,量程為,定值電阻,。問(wèn):(1)雙刀雙擲開關(guān)S接到哪邊是電流表?接到哪邊是電壓表?(2)電流表和電壓表的量程各約是多大?圖5

【試題答案】一.1.C

2.B

3.C

4.D

5.C

6.B

7.AD

8.C

9.BD

10.CD

二.11.,

12.;、

三.13.設(shè)調(diào)零后歐姆表的總內(nèi)阻為,則,即(1)中央刻度,即,得(2)當(dāng)時(shí),即,,當(dāng)時(shí),。14.把選擇開關(guān)位置于歐姆擋擋位上,進(jìn)行“歐姆調(diào)零”。15.,,

三.16.設(shè)雙線電纜每單位長(zhǎng)的電阻為,漏電處的電阻為R,漏電處距A端為,則(1)(2)由歐姆定律知(3)解得17.雙刀雙擲開關(guān)以,時(shí),電路如圖1所示,是電壓表,其量程為=10V;雙刀雙擲開關(guān)接、時(shí),電路如圖2所示,是電流表其量程為。圖1

圖2

記?。?、電路中,電壓表可以去掉,電流表相當(dāng)于導(dǎo)線,任何情況都通用。物理就可以輕松解決2、串并聯(lián)電路中電壓,電流的特點(diǎn)要熟記。串聯(lián)--電流處處相等,并聯(lián)--各支路電壓相等技能一、判斷電路中的電表是電流表或電壓表的一種方法下列各圖中,電路連接沒(méi)有錯(cuò)誤,電表均有正常示數(shù),請(qǐng)判定甲、乙各是電流表還是電壓表分析:我們知道,在正常使用情況下,電流表是串聯(lián)在電路中,而電壓表是并聯(lián)在電路中的,若將電流表所在處換成一段導(dǎo)線,則原電路肯定不會(huì)出現(xiàn)短路;但若將電壓表所在處換成一段空導(dǎo)線,則原電路必出現(xiàn)短路,因此,欲判定哪個(gè)電表,只要將該表所在處換成空導(dǎo)線,暫時(shí)用紙遮蓋住其余表所在支路,通過(guò)看刪減后的電路是否出現(xiàn)短路,便可使問(wèn)題迎刃而解。其遵循的規(guī)律是:刪減后,能使電路出現(xiàn)短路的,則所要判定的那個(gè)電表便是電壓表;不能使電路出現(xiàn)短路的,則所要判定的那個(gè)電表是電流表。下面我們用上述方法判定圖1所示電路中的電表,先判定甲表。將原電路刪減為圖1(a)所示(實(shí)際上,不必重新畫圖,只要將乙表所在支路遮蓋住,把甲表的圓圈換成空導(dǎo)線即可。下同)。由圖可知,此時(shí)R1與R2并聯(lián),電路沒(méi)有出現(xiàn)短路,因此甲表是電流表;再判定乙表,將原電路刪減為圖1(b)所示,由圖可以看出,R2被其下方導(dǎo)線短路,因此乙表是電壓表。(答案:圖2中甲為電流表,乙為電壓表;圖3中甲為電壓表,乙為電流表練習(xí)1、(06福州)圖6所示電路中,當(dāng)開關(guān)S閉合后,要使電阻R1、R2串聯(lián),甲、乙應(yīng)該接入的是()A.甲接電壓表,乙接電流表B.甲接電流表,乙接電壓表C.甲、乙都接電壓表D.甲、乙都接電流表V2.

如右圖所示,在甲、乙兩個(gè)“○”內(nèi)選填“燈泡”和”電流表”的符號(hào),使兩燈組成并聯(lián)電路.V3.如圖15所示電路中有兩個(gè)小燈,請(qǐng)?jiān)趫D中○內(nèi),分別填入及或的符號(hào),要求電鍵閉合時(shí)兩燈均能發(fā)光,且兩電表的示數(shù)均不為零。3.如下圖(左)所示電路中有兩個(gè)小燈,請(qǐng)?jiān)趫D中○內(nèi),分別填入及或的符號(hào),要求電鍵閉合時(shí)兩燈均能發(fā)光,且兩電表的示數(shù)均不為零。4.(05順義區(qū))如上圖(右)所示電路中,在甲、乙兩處分別接入電表,當(dāng)開關(guān)閉合后,兩燈均能發(fā)光.則甲是________表,乙是________表.17.在如圖17所示的電路中R1和R2并聯(lián),現(xiàn)用電壓表和電流表測(cè)量電路中的電壓和電流,請(qǐng)?jiān)凇饍?nèi)填寫相應(yīng)的符號(hào)。圖17如圖R1和R2是并聯(lián)的,現(xiàn)在用電流表通過(guò)R1和R2的電流和電壓表測(cè)量R1兩端的電壓,圖中①、②、③為電流表或電壓表,則①為,②為,③為。18.根據(jù)圖中標(biāo)出的電流方向,從電池組、電流表、電壓表三個(gè)元件符號(hào)中選出兩個(gè)元件符號(hào),并填入電路的空缺處,填進(jìn)后要求燈泡L1和L2串聯(lián),且都能發(fā)光。圖18圖1919.在如圖19所示的電路中,分別填入一個(gè)電池組、一個(gè)電流表、一個(gè)電壓表,燈L1和L2串聯(lián),電壓表測(cè)量燈L1兩端的電壓。20.根據(jù)圖中標(biāo)出的電流方向,從電池組、電流表、電壓表三個(gè)元件符號(hào)中選出兩個(gè)元件符號(hào),并填入電路的空缺處,填進(jìn)后要求燈泡L1和L2并聯(lián),且都能發(fā)光。圖201.在圖中的圓圈內(nèi),填上表示電流表或電壓表的字母,使開關(guān)S閉合后,燈L1和L2都能發(fā)光.12.在如圖12中,根據(jù)標(biāo)出的電流方向,用電池組、電壓表、和電流表三個(gè)元件符號(hào)中的兩個(gè)分別填入空缺處,填進(jìn)后要求兩燈串聯(lián),電鍵閉和后兩燈都能發(fā)光。圖12圖1313.如圖13所示電路中,在○填入電流表和電壓表的符號(hào),使電阻R1和R2并聯(lián)。14.在圖14所示電路中的○里填上適當(dāng)?shù)碾姳矸?hào),填上后使之成為正確的電路圖,且閉和電鍵,兩燈均能正常發(fā)光。圖14技能二、判斷電壓表的測(cè)量對(duì)象時(shí),通??梢杂谩耙凭€法”,即移動(dòng)電壓表的兩個(gè)接線柱,觀察它最終是并在哪個(gè)用電器兩端,那么測(cè)的就是那個(gè)用電器兩端的電壓。但移線的條件是:只有是導(dǎo)線或相當(dāng)于導(dǎo)線(如電流表、閉合的開關(guān))的才能夠移動(dòng),而用電器、電壓表、電源、電阻等就不能夠移動(dòng)。練習(xí):1、下圖中電壓表測(cè)量誰(shuí)的電壓AA1VA2L1L2SV1V2R1R2PSAVabPSAR2、如下圖所示,L1和L2是聯(lián),的a端是接線柱,b端是接線柱。測(cè)量________兩端的電壓。3、如圖所示為用電壓表測(cè)量燈泡兩端電壓的電路圖,其中正確的是()A.圖AB.圖BC.圖CD.圖D4、下列各圖中測(cè)量L1電壓的電路,正確的是()AAVL1L2S1S2S36、請(qǐng)你根據(jù)如圖所示電路,分別對(duì)下列四種情況下兩燈的連接方式,兩燈的發(fā)光情況,電表的測(cè)量對(duì)象以及是否有短路現(xiàn)象作出說(shuō)明。閉合開關(guān)S1和S2,斷開S3,則L1、L2的連接方式是,發(fā)光情況是L1,L2,電流表測(cè)通過(guò)燈的電流,電壓表測(cè)燈兩端的電壓。閉合開關(guān)S3,斷開S1和S2,則L1、L2的連接方式是,發(fā)光情況是L1,L2,電流表測(cè)通過(guò)燈的電流,電壓表測(cè)燈兩端的電壓。閉合開關(guān)S2和S3,斷開S1,則L1是路,L2是路,發(fā)光情況是L1,L2,電流表測(cè)通過(guò)燈的電流,電壓表測(cè)燈兩端的電壓。閉合開關(guān)S1、S2和S3,則電路是,發(fā)光情況是L1,L2,電流表的示數(shù)是電壓表的示數(shù)是。7、如圖1,電燈L1、L2是聯(lián),電流表A1測(cè)量通過(guò)的電流,電流表A2測(cè)通過(guò)的電流,電壓表V測(cè)量?jī)啥说碾妷?。圖2L2V2V1AL1圖1VA2A1L圖2L2V2V1AL1圖1VA2A1L1L28、判斷1、在開關(guān)斷開時(shí),請(qǐng)判斷電流表和電壓表所測(cè)的對(duì)象。2、在開關(guān)閉合時(shí),請(qǐng)判斷電流表和電壓表所測(cè)的對(duì)象。9、判斷下列各圖中電壓表所測(cè)量的對(duì)象。(1)如圖1,電燈L1、L2是聯(lián),電流表A測(cè)通過(guò)的電流。電壓表V測(cè)量?jī)啥说碾妷骸#?)如圖2,電燈L1、L2是聯(lián),電流表A測(cè)通過(guò)的電流。電壓表V測(cè)量?jī)啥说碾妷?。V1V2L1L2圖3SL1L2VA圖2(3V1V2L1L2圖3SL1L2VA圖2LL2VL1圖1A(4)、如圖4,電燈L1、L2、L3是聯(lián),電流表A1測(cè)量通過(guò)的電流,電流表A2測(cè)通過(guò)的電流,電流表A3測(cè)通過(guò)的電流。L3SL1L2A2A1A3V1V2(5)、如圖5,電燈L2、L3是聯(lián),然后再與L1聯(lián)。電流表AL3SL1L2A2A1A3V1V2圖4圖4L1A1A2A3L2L3圖5(6)如圖6,電燈L1、L2是聯(lián),電流表A測(cè)通過(guò)的電流。電壓表V測(cè)量?jī)啥说碾妷?。?)如圖7,電燈L1、L2是聯(lián),電流表A測(cè)通過(guò)的電流。電壓表V1測(cè)量?jī)啥说碾妷骸k妷罕鞻2測(cè)量?jī)啥说碾妷?。?)如圖8,電阻R1、R2是聯(lián),電流表A1測(cè)通過(guò)的電流,電流表A2測(cè)通過(guò)的電流。電壓表V1測(cè)量?jī)啥说碾妷海妷罕鞻2測(cè)量?jī)啥说碾妷?,電壓表V測(cè)量?jī)啥说碾妷?。PV1PV1V2A1A2VR1R2圖8L1L2L3V1V2A圖7圖6VAL3L2L1能力提升1、(電路分析題)如圖13-3-4所示各電路中,L1,L2兩燈串聯(lián)的電路是L1、L2兩燈并聯(lián)的電路是2.(電路分析題)如圖13-3-5所示電路,將S1、S2都閉合后,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.能亮的燈是L1、L2、L3,且它們是串聯(lián)的B.能亮的燈是L1、L2、L3,且它們是并聯(lián)的C.只有燈L1發(fā)光,因?yàn)殚]合開關(guān)S1后,燈L2、L3被短路D.電源被短路3.在圖13-3-6所示的電路中,若要使L1和L2兩燈組成并聯(lián)電路.開關(guān)的斷開與閉合情況應(yīng)是(

)A.S1、S2斷開,S3閉合B.S1、S2斷開,S3斷開C.S1、S2、S3都閉合D.S2、S3閉合,S1斷開4.將圖13-3-14中的實(shí)物按要求連成電路。(1)L1、L2、L3三盞燈并聯(lián);(2)S1控制L1、L2;(3)S2控制整個(gè)電路。高二物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)把電流表改裝成電壓表【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.掌握半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方法;2.了解電壓表的改裝過(guò)程和原理?!緦?shí)驗(yàn)原理】1.改裝原理;串聯(lián)電阻的分壓原理,改裝電路如圖所示。2.改裝電流計(jì),需要知道它的三個(gè)數(shù)據(jù):滿偏電流Ig,滿度電壓Ug和內(nèi)電阻Rg.這三個(gè)數(shù)據(jù)中,知道任何兩個(gè),就可以由歐姆定律算出第三個(gè),其中Ig可以從刻度盤上直接讀出.若將電流表改裝成量程為U的伏特表,則應(yīng)串聯(lián)的電阻3.表頭內(nèi)阻Rg。采用半偏法測(cè)量,電路如圖88-2所示.(l)先合上S1,調(diào)節(jié)R使G滿偏;(2)再合上S2,調(diào)節(jié)R’使G半偏,注意此時(shí)R不能重調(diào);(3)R為電位器,R’是電阻箱,R的值要遠(yuǎn)大于R’的值.4.改裝后的電壓表的校準(zhǔn):實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.5.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)測(cè)電流表的內(nèi)阻;(2)計(jì)算出串聯(lián)電阻值,對(duì)電流表進(jìn)行改裝;(3)將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)表校準(zhǔn)?!咀⒁馐马?xiàng)】1.本實(shí)驗(yàn)比較復(fù)雜,因此先必須把實(shí)驗(yàn)步驟確定好:第一步測(cè)Rg;第二步:計(jì)算分壓電阻R1;第三步校對(duì)改裝后的伏特表.2.測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí),閉合S1前,變阻器R應(yīng)調(diào)至電阻最大值,以免閉合S1后通過(guò)電流表電流過(guò)大,而損壞電流表.若變阻器調(diào)至最大后,試觸S1還超過(guò)了電流表量程,則應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)定值電阻或降低電源電壓.3.S2閉合后,在調(diào)節(jié)R’時(shí),不能再改變R的阻值,否則將改變電路的總電流,從而影響實(shí)驗(yàn)的精確度.4.在校準(zhǔn)電路中,要對(duì)改裝表從零到滿量程校準(zhǔn),所以變阻器必須采用分壓式接法.【典型例題】例1(2001年理綜)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖所示,有:電池E,電動(dòng)勢(shì)約10V,內(nèi)阻約lΩ;電流表A1,量程10A內(nèi)阻r1約為0.2Ω;電流表A2,量程300mA,內(nèi)阻r2約為5Ω;電流表A3,量程250mA,內(nèi)阻r3約為5Ω;電阻箱R1,最大阻值999.9Ω,阻值最小改變量為0.lΩ;滑線變阻器R2,最大阻值100Ω;開關(guān)S,導(dǎo)線若干.要求用圖所示的電路測(cè)定圖中電流表A的內(nèi)阻.(1)

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