高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 多用电表电路分析与设计学案 沪科版选修.doc

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1、学案4 多用电表电路分析与设计[学习目标定位]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1.多用电表的表头是一个小量程的电流表,表头的内阻Rg为几百欧到几千欧,它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安.当表头通过满偏电流时,加在它两端的电压叫做满偏电压Ug.由欧姆定律可知,它的满偏电压仅为几毫伏到几十毫伏.2.利用串联电路的分压原理,将电流表串联一只适当阻值的电阻R,就可以改装成一定量程的电压表,若改装后的量程为U,则分压电阻R=-Rg.二、多用电表测电流电路利

2、用并联电路的分流原理,将电流表并联一只适当阻值的电阻R,就可以改装成一定量程的电流表,若改装后的量程为I,则分流电阻R=.一、多用电表测电压电路[问题设计]有一个满偏电流Ig=50μA,内阻Rg=1000Ω的电流表,现在想把它改装成量程为0~5V的电压表,应如何做?答案 将表头串联一个电阻R,当电流表满偏时,使串联电阻R和Rg两端总电压达到5V,如图所示由Ug=IgRg得Ug=50mV再由Ig(Rg+R)=U可得:R=·Rg=(-1)Rg=(100-1)Rg=9.9×104Ω.[要点提炼]1.要想把满偏电流为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

3、.图1则U=IgRg+IgRx所以Rx=.改装后的电压表内阻为RV=Rg+Rx.2.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

4、3所示.图3则有:IgRg=(I-Ig)RxRx=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,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

5、U的测量值偏大.由R=得R测>R真(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.(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.(

6、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 5000Ω二、电压表的改装例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

7、R与RA的并联电阻:R内==0.018Ω.答案 并 0.02 1 0.018三、伏安法测电阻例3 用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值.如图6所示,分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中,按照(a)图时,电流表示数为4.60mA,电压表示数为2.50V;按照(b)图时,电流表示数为5.00mA,电压表示数为2.30V,比较这两次结果,正确的是(  )图6A.电阻的真实值更接近543Ω,且大于543ΩB.

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