高中物理电表问题.doc

高中物理电表问题总汇一、 电表、电表的改装1.灵敏电流表G（1）三个主要参数内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。GRgIgUg满偏电流Ig:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。满偏电压Ug:电流表通过Ig时两端的电压，大约零点几伏。（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知Ug=IgRg注意：电表就是电阻。2.电压表（1）电压表的改装UgGRgIgU-UgR电流表G 的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R分去多余的电压U-Ug，电阻R叫分压电阻。I-IgUgGRgIgR（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R3.电流表的改装电流表G 的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R分去多余的电流I-Ig，电阻R叫分流电阻。G+RE r红表笔黑表笔图1（2）电流表的内阻：RA=RgR/(R+Rg)4.电流表改装成欧姆表原理：闭合电路的欧姆定律如图1所示，当红、黑表笔短接时，调节R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：当两表笔间接入电阻Rx时，电流表的电流为：G+RE r红表笔黑表笔Rx当Rx改变时，Ix随着改变，将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值，就构成了欧姆表。RxPa R bSE r 图2中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R中R内R+Rg+r因Ix与Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。二、滑动变阻器的两种接法1.限流接法如图2所示。用电器Rx的电压调节范围：电路消耗的总功率为：EI限流接法的选用原则：测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻Rx与R接近时。Sa R bE rRxP图3电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。两种方法都满足时优先选用限流接法。2.分压接法如图3所示Rx电压调节范围0UxE。开关闭合前，P应在a端。分压接法的选用原则：测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。三、电阻的测量1.伏安法测电阻 （1）原理：部分电路的欧姆定律。（2）电流表外接法，如图4所示。误差分析：VAR待图4产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。R待AV图5（3）电流表内接法，如图5所示。误差分析：产生误差的原因：电流表A分压。aVAR待b图6适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。（4）内、外接法的选用原则计算临界电阻：若RxR0，待测电阻为大电阻，用内接法若RxR0，待测电阻为小电阻，用外接法ARxVS1S2abR即大电阻，内接法；小电阻，外接法。大内小外。试触法确定内外接法：在不知道RV、RA、RX的大致值时，可用试触法，如图6所示触头分别接触a、b两点：若V变化大，说明A分压大，应用外接法；若A变化大说明V分流大，应用内接法。例1：某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300）可供选择的仪器有：电流表A1，量程10mA;电流表A1A2图7A2，量程0.6A;电压表V1，量程3V;电压表V2，量程15V；电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路，闭合S1后，把开关S2拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；再把开关S2拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；该同学在实验中所选电压表的量程为（ ）所选电流表的量程为（ ）Rx的测量值为（ ）。2.安安法测电阻若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.A2A1R0图8（1）如图7所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2.（2）如图8所示，当两电表的满偏UA2UA1时，A1串联一电阻R1，同样则可测得R2的内阻R2=I1（R1+R0)/I2.例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表A1（量程250mA，内阻r1=5);标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5);待测电阻R1（阻值约为100）；滑动变阻器R2（最大阻值为10）；电源E（电动势约为10V，内阻r约为1）；开关S，导线若干。（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是（ ）用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是（ ）3.伏伏法测电阻V2V1图9若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。（1）如图9所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知V1的内阻R1，则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1.V1V2R00图10（2）如图10所示，当两电表的满偏电流IV2IV1时，V1并联一电阻R0，同样则可测得R2的内阻为例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（9001000）：电源E（电动势约为9V，有一定内阻）；电压表V1（量程1.5V，内阻r1=750);电压表V2（量程5V，内阻r2约为2500);滑动变阻器R（最大阻值为100）；开关S，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中测量电阻Rx的几种原理图。A2A1R图11（2）若电压表V1的读数为U1，V2的读数为U2，则用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是： 4.电阻箱或定值电阻当电表用（1）电阻箱作电压表用，如图11所示：可测得电流表A2的内阻R2（I1-I2)R/I2RxA2A1UR1图13图中电阻箱R可测得电压为（I1-I2)R（2）电阻箱作电流表用如图12所示，若已知R及RV,则测得干路电流为：IRRVV图12R2R1SRx12图145.比较法测电阻如图13所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得Rx=I2R1/I1.若考虑电表内阻的影响，则：I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)6.替代法测电阻如图14所示，S接1，调节R2，读出电流表示数为I；S接2，保持R2不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。图15SGRR0由上可得：RX=R1该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。7.半偏法测电阻（1）半偏法测电流表内阻方法一：如图15所示，测电流表G的内阻：将电阻箱R的电阻调到0；闭合S调节R0，使电流表G达到满偏电流I0；保持R0不变，调节R使电流表G示数为I0/2；由上可得RG=R注意：当RGR0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。方法二：如图16所示测量电流表A的内阻RAS1S2R0图16断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0;保持R0不变，闭合S2，调节R，使电流表读数为I0由上得RA=R注意：当R0RA时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。电源电动势宜大一些。（2）半偏法测电压表内阻方法一：如图17所示，测电压表V的内阻：VRE r=0S图17闭合S,将电阻箱R的电阻调到R1时，测得电压表示数为U1；调节电阻箱阻值为R2，使电压表V的示数为U1/2；由上可得RV=R2-2R1方法二：如图18所示，测电压表V的内阻：将滑动变阻器的画片P滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大；闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度；打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半；由上可得RV=RG+RE r红表笔黑表笔欧姆调零G+RE r红表笔黑表笔Rx测电阻图19S1R0RS2V图188.欧姆表测电阻，如图19所示：机械调零 选档 欧姆调零 测电阻Rx. 改换档位 重新欧姆调零 R1Rx2AVS2R0S1测电阻注意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/32/3的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。9.消除电表内阻对测量结果的影响例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。先将S1闭合。 将S2与1闭合，调节R，读出电压表读数U1，安培表读数I1根据上述测量结果，算出Rx 四、实物图连线要求：导线不能有交叉、分支，导线必须接在接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。例5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材： 电源：12V，内阻不计；电流表：00.6A，03A，内阻可忽略； 电压表：03V，015V，内阻很大； 滑动变阻器；阻值范围020，允许最大电流1A； 开关一个，导线若干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V. 请在右框中画出实验电路图.按画出的电路图，在下面图3的实物图上连接.某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。某次测量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为 A，此时小灯泡的实际功率为 W。练习1图练习:1.有甲乙两个不同的电流表，每个表的指针偏转与电流成正比且刻度均匀。把阻值为R1的电阻与甲表串联，阻值未知的另一电阻与乙表串联，把改装后的甲、乙两个电流表串联，接到电路A、B的两端，如图54（1）图54（1）R1R2乙甲（2）R1甲R2乙所示，发现甲、乙两表的指针偏转格数分别是n1、n2，然后将这两个表并联，再接到电路A、B的两端，如图54（2）所示，发现甲、乙两表的指针偏转格数分别是n3、n4，试求电阻R2的阻值。2.两只完全相同的灵敏电流表改装成量程不同的电压表V1、V2，如果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3.一个分压电阻串联到电压表上，使电压表的量程扩大为原来的n倍，另一分压电阻R2串联到同一电压表上，量程扩大到原来的m倍，如果把这两个电阻并联之后再串联到电压表上，为此时电压表的量程扩大了几倍？4用半偏法测电阻时，可变电阻R既可用电位器，也可以用电阻箱，而可变电阻R/只能采用电阻箱，其原因是_。5用半偏法测电阻时，在调节电流表指针半偏时，要保持R的阻值不变，其原因是_。6如果某电流表的内阻为Rg，满偏电流为IgA，要把它改装为一个UV的电压表，需要_联一个阻值为_的电阻；如果要把它改装为一个IA的电流表，则应该_联一个阻值为_的电阻。7用半偏法测得的电流表的内阻与其真实值相比是( )A.偏大 B.偏小 C.相等 D.有时偏大，有时偏小图55RS1R/GS28按如图55所示的电路进行实验时，如果R调为9900时，电表指在满刻度300A处。当R/调为90时电流指在半满偏，则：电流表的内阻Rg =_。若将此电表改为3伏特的电压表，则应将电流表与电阻_联，电阻箱的取值应为_用此改装表去测电压时，如果指针在150A的位置，则所测电压读数为_V。9如图56所示是测定电流表内电阻的电路图，电流表的内阻约在100左右，满偏电流为500A，用电池做电源。图56RS1R/GS2实验室配有的可变电阻为：A电阻箱，阻值范围为010B电阻箱，阻值范围为09999C电位器，阻值范围为0200D电位器，阻值范围为020在上述备有的可变电阻中，电路图的R应该选用_，R/应该选用_。（填写字母代号）某同学进行的实验步骤如下：先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。合上S2，调节R和R/的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。记下R/的阻值。指出上述实验步骤中有什么错误：_。练习答案提示1.解析：第一种情况中，由于两表串联，因此它们的读数相等，即有I1=I2。设甲乙两表指针每偏转一格，表示的电流分别为I01、I02，则有：-对于第二种情况下，甲乙两表的读数分别为I3、I4则有：-两式相比得：，可解得： 2.解析：两个电流表改装成电压表之后，因为其量程不同，所以它们所串联的电阻的大小也不相同，即改之后的两表的内阻不同，量程大的内阻大。两个改装之后的电压表串联在一起测电压，根据串联电路的特点，每个表两端的电压与其内阻成正比，即两表的读数与其内阻成正比，所以量程大的电压表读数大。电压表的指针偏转的角度与流过电压表的电流有关，具体的说是与流过原电流表的电流有关，现在因为两个电压表是串联的，根据串联电路的特点可知，流过两电压表的电流相等，即流过电压表内部的电流表的电流相等，所以指针偏转的角度是相等的。两表的读数不同而指针偏转的角度相同的原因是两表盘的刻度不同。3.解析：设原电压表的内阻为RV，原来的量程为U，满偏电流为I，则有： -串联上分压电阻R1时，有： -串联上分压电阻R2时，有： -R1、R2并联之后再串联到电压表上时，有： -把带入式可得： - 解两式可得： 4答案：由于半偏法中可变电阻R/的读数就是电流表的内阻，所以R/必须能读数。5答案：为了使电路中的总电流保持不变。6答案：串联，并联，7答案：B8答案：90 串联，9910 1.509答案：D、B，在步骤中应该只调节R/，不应该调节R。习题答案例1、3V、10mA、320例2、答案：（1）原理图如图所示。（2）设两电流表A1和A2的读数为I1、I2，待测电阻R1阻值的计算公式为：例3、答案：（1）原理图如图所示：（2）待测电阻RX阻值的计算公式为：例4、答案：将S2与2闭合，调节R，读出电压表读数U2，电流表读数I2例5、答案：电路图如右图所示 电流表选0.6A量程，电压表选15V量程 。实物图连接如下图所示：0.40 2.4