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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R1，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I1来计算。计算公式是:R1=R/［(I1/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:
A.R1=30。625Ω    R2=22.5Ω          B.R1=22。5Ω      R2=30。625Ω
C。R1=53.125Ω    R2=8.125Ω         D.R1=8。125Ω     R2=53.125Ω
分析：当接公共和2接线柱（量程是1mA 时）,R1、R2串联后与Rg并联，则有
Ig×Rg=(1×10—3- Ig）(R1+ R2）,即20×10—6×102=（1×10-3—20×10-6)（R1+ R2）
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+ R2）=（10×10—3- Ig）R1，
即20×（102+ R2)=（10×10—3-20×10-6)R1
通过上述内容列一组满偏值方程得:R1=30.625Ω    R2=22。5Ω
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A1和A2，A1的量程是0。6A，A2的量程是3 A。测得灵敏电流计的内阻为Rg=200Ω,表头显示其满偏电流为Ig=1 mA。
（1）要完成电流表A1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A1、A2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,A1指针偏角______A2指针偏角(填大于、小于、等于）,若将两表并联起来接入电路，A1指针偏角____A2指针偏角（填大于、小于、等于）。
（1)并联；0。33  （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=Ig(Rg+R）来计算(其中，U为电压表最大量程、Rg为表头的内阻、Ig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RG=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RG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RA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RA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RB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RA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，Rg与RA串联在电路中，电流表G满偏，  故:R总1=RA+Rg      
而由欧姆定律可知:I总1=U总1/R总1=U总1/（RA+Rg)
代入数据:6mA=3V/（RA+10Ω）
解得：RA=490Ω      
如图丙所示，同理，若将这电流表串联一个定值电阻RA，再串联一个定值电阻RB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，Rg与RA、RA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/(RA+RB+Rg）
代入数据:6 m A =15V/（490Ω+RB+10Ω)
解得:RB = 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Ig=1mA,内阻Rg=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Ig（Rg+Rx）=U
即：1×10—3A(500Ω+Rx）=3V
解得：Rx=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R1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2.0A；若将一只阻值为12Ω的定值电阻R2与电流表串联后接在A、B两接线柱上，电流表的示数为0。5A。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0~0。6A、最小刻度为0.02A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   R1=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=0。6A
∴R1=U/I=8V/0.6A=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/0。02A=400Ω    
待测电阻R2=R—R1=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＝1。5V，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1.5V、3mA的时候标度为零，即外加电阻为零，内带电阻为R1，R1=1.5V/0.003A=500Ω,∵ 总电阻=外加电阻+内带电阻
∴2mA的时候总电阻1.5V/0。002A=750Ω，
则外加电阻=750— R1=750Ω-500Ω=250Ω
∵1mA的时候总电阻1.5V/0。001A=1500Ω,
∴外加电阻=1500-R1=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 。