高中物理第3章从电表电路到集成电路4多用电表电路分析与设计导学案沪科版选修3_1

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1、学案4 多用电表电路分析与设计[目标定位]1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理,并进行有关计算.2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理,并进行有关计算.一、多用电表测电压电路[问题设计]实验室有一表头G,满偏电流为5mA,电阻为100Ω,现在欲用它作为电压表测量5V的电压,能直接测量吗?若不能,应采取什么措施?答案 不能直接测量.由于表头的满偏电压Ug=IgRg=0.5V,小于要测量的电压,应给表头串联一分压电阻.[要点提炼]1.小量程电流表G(表头)的三个参数(1)电流表的内阻:电流表G的电阻Rg叫做电流表的内阻.(2)满偏电流:

2、指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流.(3)满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug叫做满偏电压.2.把满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表改装成量程为U的电压表,需将表头串联一个分压电阻,如图1所示.图1(1)由U=IgRg+IgRx得Rx=.(2)改装后的电压表内阻为RV=Rg+Rx.3.要改装成双量程电压表,其表头需串联两个电阻,如图2所示.图2二、多用电表测电流电路[问题设计]有一个满偏电流Ig=50μA、内阻Rg=1000Ω的电流表,现在想把它改装成一个量程为0~3A的电流表,应如何做?答案 利用并联电阻的分流作用,可并联

3、一个分流电阻R,使当表头满偏时,通过表头和R的总电流为3A.如图所示,根据IgRg=IR·R,IR=I-Ig得R==Ω≈0.0167Ω[要点提炼]1.小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电阻.2.满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表改装成量程为I的电流表的电路如图3所示.图3(1)由IgRg=(I-Ig)Rx得Rx=(2)改装后的电流表内阻为RA=.3.双量程电流表的电路中需接两个电阻,电路结构如图4所示.图4三、伏安法测电阻[问题设计]电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成,电压表的内阻不是无穷大,电流表的内阻不是零,用伏安法测量电阻R时

4、,电表的内阻对测量结果是否有影响?答案 有影响.[要点提炼]1.电流表外接法:如图5甲所示,由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R=可知,R测R真(选填“>”“<”或“=”),R越大,电流表的分压越小,误差就会越小.因此这种接法适用于测量大(填“大”或“小”)电阻.一、电压表的改装例1 有一个电流计G,内电阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA.

5、(1)要把它改装成量程为3V的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电阻是多大?(2)若要把它改装成量程为15V的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后的电压表的内阻是多大?解析 (1)表头G的满偏电压Ug=IgRg=0.03V分压电阻R1两端的电压UR1=U1-Ug=2.97V串联电阻的阻值为R1==990Ω改装后的内阻为RV1==Ω=1000Ω.(2)分压电阻R2两端的电压UR2=U2-Ug=14.97V串联电阻的阻值R2==Ω=4990Ω改装后的内阻RV2==Ω=5000Ω.答案 (1)990Ω 1000Ω (2)4990Ω 5000

6、Ω二、电流表的改装例2 一个电流表的电阻RA为0.18Ω,最大量程为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.解析 扩大电流表的量程,需要并联一个分流电阻,电路如图.分流电阻为R==0.02Ω,扩大后每个刻度表示电流值为:I0=A=1A,扩大后电流表的内阻为R与RA的并联电阻:R内==0.018Ω.答案 并 0.02 1 0.018针对训练 有一只满偏电流Ig=5mA,内阻Rg=400Ω的电流表G.若把它改

7、装成量程为10V的电压表,应__________联一个________Ω的分压电阻.该电压表的内阻为________Ω;若把它改装成量程为3A的电流表,应________联一个________Ω的分流电阻,该电流表的内阻为________Ω.答案 串 1600 2000 并 0.668 0.667解析 改装成电压表时应串联一个分压电阻.由欧姆定律得U=Ig(Rg+R1),分压电阻R1=-Rg=Ω-400Ω=1600Ω,该电压表内阻RV=Rg+R1=2000Ω.改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得IgRg=(I-Ig)R2.分流电

8、阻R2=Rg=Ω≈0.668Ω.该电流表内阻RA=≈0.667Ω.三、伏安法测电阻例3 用电流表和电压表测量

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