11.4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路（第2課時(shí)電表的改裝）（導(dǎo)學(xué)案）高二物理（人教版2019）

第4節(jié)電表的改裝與讀數(shù)導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過建立簡化模型，應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律分析電流表及電壓表的改裝原理，理解理想電表是一種科學(xué)抽象的產(chǎn)物，進(jìn)一步體會(huì)理想化模型的思想方法?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電流表、電壓表的改裝原理。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：電流表、電壓表的改裝原理?！局R(shí)回顧】1、由歐姆定律，通過電阻的電流I、電阻兩端的電壓U、電阻的阻值R，三者之間的關(guān)系是：I=UR，U=IR，2、串聯(lián)電路有分壓作用，電壓與用電器的電阻成正比。并聯(lián)電路有分流作用，電流與各支路電阻成反比?！咀灾黝A(yù)習(xí)】1、靈敏電流計(jì)的三個(gè)主要參數(shù)為：表頭內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。這三者之間的關(guān)系是：Ug＝IgRg。2、要將靈敏電流計(jì)改裝為電壓表，需要串聯(lián)一個(gè)起分壓作用的電阻。3、要將靈敏電流計(jì)改裝為電流表，需要并聯(lián)一個(gè)起分流作用的電阻?！菊n堂探究】第一部分小量程的電流表（表頭G）思考1：靈敏電流計(jì)的表盤有什么特點(diǎn)？核心部件有什么？工作原理是什么？用途是什么？電路圖符號(hào)是什么？表盤特點(diǎn)：指針在表盤中央，量程很小。核心部件：永久磁鐵和可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈。工作原理：通電后，線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。指針的偏角θ與通過電流表的電流I成正比。用途：測(cè)量微小電流和電壓。電路圖符號(hào)：思考2：靈敏電流計(jì)的表頭有哪些主要參數(shù)？各參數(shù)之間有何關(guān)系？表頭內(nèi)阻Rg：電流計(jì)內(nèi)阻Rg滿偏電流Ig：指針偏轉(zhuǎn)到最大值時(shí)的電流Ig滿偏電壓Ug：電流表通過滿偏電流時(shí)加在它兩端的電壓UgUg＝IgRg思考3：怎樣將靈敏電流計(jì)改裝成大量程電壓表、電流表？利用串聯(lián)分壓原理，給表頭串聯(lián)一個(gè)電阻，可以改裝為大量程電壓表。串聯(lián)的電阻叫分壓電阻。利用并聯(lián)分流原理，給表頭并聯(lián)一個(gè)電阻，可以改裝為大量程電流表。并聯(lián)的電阻叫分流電阻。第二部分改裝成電壓表：有一個(gè)表頭的內(nèi)阻Rg＝30Ω，滿偏電流Ig＝1mA。怎樣才能把它改裝成量程為0～3V的電壓表呢？思考1：當(dāng)被測(cè)電壓是3V時(shí)，表頭兩端最多加多大電壓？Ug＝IgRg＝0.03V思考2：串聯(lián)的電阻上需要分擔(dān)多少電壓？需要多大的電阻分壓？UR＝U－Ug＝2.97V思考3：改裝后的電壓表內(nèi)阻Rv是多大？Rv＝Rg＋R＝3.0×103Ω思考4：改裝后的表盤需要做怎樣的改變？∵U∴在電流計(jì)原刻度的基礎(chǔ)上乘以（Rg+R）（量程和精確度）滿刻度處標(biāo)改裝后的量程，然后根據(jù)小格數(shù)按比例等分。思考5：若要將電流表G改裝成一個(gè)量程為Ug的n倍的電壓表V，需要串聯(lián)多大阻值的電阻？R＝∴R第三部分改裝成電流表：有一個(gè)電流表G，內(nèi)阻Rg＝30Ω，滿偏電流Ig＝1mA。要把它改裝為量程為0～0.6A的電流表，要并聯(lián)多大的電阻？思考1：當(dāng)被測(cè)電流是0.6A時(shí)，流過表頭的電流最大為多大？1mA思考2：并聯(lián)的電阻上需要分擔(dān)多少電流？IR＝I－Ig＝(0.6－0.001)A＝0.599A思考3：需要多大的分流電阻？IR＝I－Ig＝(0.6－0.001)A＝0.599A思考4：改裝后的安培表內(nèi)阻RA是多大？R思考5：改裝后的表盤需要做怎樣的改變？∵I∴在電流計(jì)原刻度的基礎(chǔ)上乘以（1+Rg（量程和精確度）滿刻度處標(biāo)改裝后的量程，然后根據(jù)小格數(shù)按比例等分。思考6：若將電流表G改裝成一個(gè)量程為Ig的n倍的電流表A，需要并聯(lián)多大阻值的電阻？∵I∴R改裝電壓表改裝電流表電路R的作用分壓分流R的計(jì)算RR電表的總電阻Rv＝Rg＋RR第三部分電表的校對(duì)與讀數(shù)校對(duì)電表的電路圖如下：改變變阻器R的滑片位置，使V的示數(shù)分別為0.5V、1.0V、1.5V、2.0V……核對(duì)改裝電壓表的示數(shù)是否正確。若改裝的電壓表滿刻度3V時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的讀數(shù)為3.1V，則百分誤差電表在讀數(shù)時(shí)要注意：讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線垂直于刻度表面，并要估讀。估讀的方法：①量程為3V和3A的電壓表和電流表，其最小分度為0.1V和0.1A，讀數(shù)要估讀到最小分度的十分之一。因此最后讀數(shù)如果以V(A)為單位，小數(shù)點(diǎn)后面有兩位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……②量程為0.6A的電流表，其最小分度為0.02A，讀數(shù)要估讀到最小分度的二分之一。因此最后讀數(shù)如果以A為單位，小數(shù)點(diǎn)后面有兩位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……③量程為15V的電壓表，其最小分度為0.5V，讀數(shù)要估讀到最小分度的五分之一。因此最后讀數(shù)如果以V為單位，小數(shù)點(diǎn)后面只有一位，尾數(shù)可能為0、1、2、3……即讀數(shù)原則：按照“1、2、5分度”進(jìn)行估讀。分度讀數(shù)原則1分度估讀到下一位2分度估讀到本位5分度估讀到本位【例】讀數(shù)練習(xí)。0~3V：1.89V0~15V：9.5V0~0.6A：0.17A0~3A：0.85A【自我測(cè)評(píng)】1．（2022上·貴州黔西·高二校考階段練習(xí)）如圖是兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~5V，當(dāng)使用A、C兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程是0~15V，已知表頭電阻Rg=400Ω，滿偏電流IgA．R1=5.3×10C．R2=1.06×10【答案】B【詳解】根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律有UU將U1=5V，和R1=4600Ω則有RR故選B。2．（2022·廣東·雷州市白沙中學(xué)高二練習(xí)）如圖所示為改裝電流表和電壓表原理圖，以下關(guān)于改裝的判斷符合事實(shí)的是（）A．開關(guān)S打在1時(shí)為電流表，R1B．開關(guān)S打在1時(shí)為電壓表，R1C．開關(guān)S打在2時(shí)為電流表，R2D．開關(guān)S打在2時(shí)為電壓表，R2【答案】AD【詳解】AB．把表頭改裝成電流表需要與表頭并聯(lián)一電阻。并聯(lián)的電阻越小，并聯(lián)的電阻分流越大，量程越大，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．把表頭改裝成電壓表需要與表頭串聯(lián)一電阻。串聯(lián)的電阻越小，串聯(lián)的電阻分壓越小，量程越小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。3．（2022上·廣東深圳·高二?？茧A段練習(xí)）如圖甲是有兩個(gè)量程的電流表，當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為1A，當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0.1A，已知靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻Rg1為200Ω，滿偏電流Ig1為2mA；如圖乙是有兩量程的電壓表，當(dāng)使用d、e兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~10V。當(dāng)使用d、f兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~100V，已知靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻Rg2為500Ω，滿偏電流Ig2為1mA，則電阻A．R1=0.85Ω B．R2=3.67Ω C．【答案】BCD【詳解】AB．接a、b時(shí)，R1起分流作用為一支路，G與R2串聯(lián)為一支路，此時(shí)量程為I1=1A而電流表的量程為當(dāng)G表頭達(dá)到滿偏時(shí)通過兩個(gè)支路的總電流，即為I同理，接a、c時(shí)，R1+RI則I聯(lián)立解得RR故A錯(cuò)誤，B正確；CD．由圖示電路圖可知II聯(lián)立解得RR故CD正確。故選BCD。4．（2022·天津·模擬預(yù)測(cè)）將滿偏電流Ig(1)利用如圖所示的電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻（圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E=4V）：先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R'，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的23，讀出此時(shí)R'的阻值為200Ω，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值R(2)將該表改裝成量程為3V的電壓表，需（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）阻值為R0=(3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)，試在答題卡上畫出實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖?！敬鸢浮?00串聯(lián)9900見解析【詳解】(1)[1]由于閉合S1和S2解得R(2)[2]改裝電流表需在電流表兩端串聯(lián)一個(gè)電阻，起到分壓的作用。[3]串聯(lián)的電阻大小為R(3)[4]改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)時(shí)，應(yīng)該并聯(lián)在標(biāo)準(zhǔn)電壓表兩端，電路圖和實(shí)物連線圖如圖所示5．（2022·天津·模擬預(yù)測(cè)）一電流表的量程為100μA，內(nèi)阻為100Ω，現(xiàn)串聯(lián)一個(gè)9900Ω的電阻將它改裝成電壓表（原電流表的表盤未改動(dòng)），如果用改裝后的電壓表測(cè)量某一電路，電壓表示數(shù)如圖所示。則（）A．該電壓表的量程是0.1V B．該電壓表的量程是1VC．此時(shí)的電壓是0.08V D．此時(shí)的電壓是0.80V【答案】BD【詳解】AB．根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律100×解得電壓表的量程U=1A錯(cuò)誤，B正確；CD．改裝后的電壓表每小格代表1V10=0.1V，則圖中讀數(shù)為0.80V故選BD。6．（2019上·黑龍江·高二雙鴨山一中?？计谥校?）圖甲所示的電流表使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表A，圖中表針示數(shù)是A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表A，圖中表針示數(shù)為A．（2）圖乙所示的電表使用較小量程時(shí)，每小格表示V，圖中指針的示數(shù)為V．若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示V，圖中表針指示的是V．【答案】0.02A0.44A0.1A2.20A0.1V1.40V0.5V7.0V【詳解】（1）[1][2][3][4]電流表使用0.6A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02A，指針的示數(shù)為0.44A；當(dāng)換用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，指針示數(shù)為2.20A；（2）[5][6[7][8]電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，指針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格為0.5V，指針示數(shù)為7V；（3）[9]游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：30mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×7mm=0.35mm所以最終讀數(shù)為：30mm+0.35mm=30.35mm[10]螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為3mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.4mm=0.204mm所以最終讀數(shù)為：3mm+0.204mm=3.204mm由于需要估讀在范圍內(nèi)均正確7．（2010上·吉林長春·高二階段練習(xí)）四個(gè)相同的小量程電流表（表頭）分別改裝成兩個(gè)電流表A1、A2和兩個(gè)電壓表V1、V2。已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按圖所示接法連入電路，則（）A．電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)B．電流表A1指針的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2指針的偏轉(zhuǎn)角C．電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)D．電壓表V1指針的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2指針的偏轉(zhuǎn)角【答案】AD【詳解】AB．表頭并聯(lián)電阻后可改裝成電流表。對(duì)于電流表A1和A2，兩個(gè)表頭并聯(lián)，電壓相同，故流過兩個(gè)表頭的電流相同，則電流表A1的指針偏轉(zhuǎn)角等于電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)角，而電流表A1的量程大于A2的量程，則電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．表頭串聯(lián)電阻后可改裝成電壓表。對(duì)于電壓表V1和V2，兩個(gè)表頭串聯(lián)，故流過兩個(gè)表頭的電流相同，則電壓表V1的指針偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2的指針偏轉(zhuǎn)角，而電壓表V1的量程大于V2的量程，則電壓表V1的讀數(shù)大于電壓表V2的讀數(shù)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。8．（2021·高二課時(shí)練習(xí)）一量程為0.6A的電流表，其刻度盤如圖所示，若此電流表的兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，其阻值等于該電流表內(nèi)阻的一半，使其成為一個(gè)新的電流表，則圖示的刻度盤上的一個(gè)小格表示多少安培？【答案】0.06A【詳解】設(shè)該表內(nèi)阻為Rg，并聯(lián)電阻值為RgIR＝IgRgR2所以改裝后的電流表的量程為I=所以每一個(gè)小格表示I0＝1.830A＝【學(xué)后反思】_________________________________