初中物理知识点专项专题25 电流表和电压表的改装(解析版)

专题25 电流表和电压表的改装

➢ 知识点剖析

1.小量程的电流表G （表头）

表头的三个主要参数

①内阻R g ：小量程电流表G 的电阻；

②满偏电流I g ：小量程电流表G 指针偏转到最大刻度时的电流； ③满偏电压U g ：小量程电流表G 通过满偏电流时，加在它两端的电压；

根据部分电路欧姆定律可知，满偏电流I g 、内阻R g 、满偏电压U g 满足关系：U g =I g R g 注意：灵敏电流计的满偏电流I g 、满偏电压U g 一般比较小，若通过电流计的电流大于Ig ，电流表会被烧坏

2.小量程电流表改装成电压表或大量程电流表

（1）将满偏电压为U g 、内阻为R g 的小量程电流表改装成量程为U 的电压表，需要串联一个电阻。

（2）将满偏电流为I g 、内阻为R g 的小量程电流表改装成量程为I 的电流表，需要并联一个电阻。

（3）小量程电流表改装成电压表或大量程电流表的比较：

改装成电压表

改装成电流表

内部电路

作用 分压

分流

改装时需要串联或并联的电阻的阻值 ()g g U I R R =+

g

g

U

R R I =- ()'g g g I R I I R =-

'g g g I R R I I =

- 电表的总内阻

V g R R R =+

''g A g

R R R R R =

+

注意：关于电表改装的几点说明

1.电表改装实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻R g即可。

2.无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量U g、I g、R g是不变的。

3.改装后的电压表量程越大，则内阻越大；改装后的电流表量程越大，则内阻越小。

➢例题赏析

1．如图所示是汽车油量表工作原理的示意图，图中油量表实质是一个电流表，当油量减少时电路中R接入电路的电阻______，油量表的示数______（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】变大变小

【解析】[1][2]由图可知，当油量减少时，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻

变大，根据

U

I

R

=可知，电路中的电流变小，即油量表的示数变小。

2．已知电流表G的满偏电流（即电流表指针偏转到最大刻度时的电流）为1mA，内阻600Ω，现将其与一定值电阻R1串联改装成量程为15V的电压表，如图a所示。

(1)求电流表G指针满偏时，它两端电压为多少？

(2)求改装后的电压表电阻R V的大小；

(3)如图b所示，将改装后的电压表接入电路，电源电压15V不变，电阻R2=6000Ω，改变接入的可变电阻大小，使电压表示数为5V，求此时可变电阻大小以及加在电压表内部表头G两端的电压。

【答案】(1) 0.6V (2) 1.5×104Ω (3)3750Ω，0.2V

【解析】(1) 由

U

I

R

=得，电流表的满偏电压为

g g g

0.001600Ω=

A0.6V

U I R

==⨯

(2)改装后的电压表电阻R V 的大小为

4V g 15V 1.510Ω0.001A

U R I =

==⨯ (3)由如图b 可知，R V 与R 1并联后再与R 2串联，此时电压表的示数U 1=5V ，则电压表和R 1两端电压均为5V ，此时通过电压表的电流

1V 4V 5V 1A 1.510Ω3000

U I R =

==⨯ 电阻R 2两端的电压

2115V-5V=10V U U U =-=

通过R 2的电流即干路电流为

2210V 1

A 6000Ω600

U I R =

== 则通过可变电阻R 1的电流为

1V 111A-A A 6003000750

I I I =-=

=

此时可变电阻R 1的阻值为

111

5V 3750Ω

1A 750U R I =

== 则原电流计G 两端的电压

'g V g 1

A 600Ω0.2V 3000

U I R ==

⨯= 答：(1)求电流表G 指针满偏时，它两端电压为0.6V ； (2)改装后的电压表电阻R V 的大小为1.5×104Ω；

(3)可变电阻大小为3750Ω，加在电压表内部表头G 两端的电压0.2V 。

3．有一个量程为0~ 1mA 的小量程电流表G ，内阻R g =30Ω，选择一定值电阻 R 0与它并联起来，如图所示。将A 、B 两端接入电路（图中I 表示电流表G 与电阻R 0并联后的总电流）。

(1)调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处（即1mA ） ，这时电流I 为0.6A ，求电阻R 0的值（计算结果保留两位小数） ；

(2)继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即0.5mA ），此时电流I 变为多少？ 【答案】(1)0.05Ω (2)0.3A

【解析】(1)电流表两端电压

0.001A 30Ω0.03V g g g U I R ==⨯=

电流表G 与电阻R 0并联，故R 0两端电压

U 0=U g =0.03V

通过R 0的电流

00.6A 0.001A 0.599A g I I I =-==-

R 0的阻值为

0000.03V

0.05Ω0.599A

U R I =

=≈ (2)电流表的示数为0.5mA 时，R g 两端电压

g g 'g 0.0005A 30Ω0.015V U I R '==⨯=

R 0两端电压

''

00.015V g U U ==

通过R 0的电流

'

00

0.0150.2995A

0.03V

0.599A

g

U V

I R '

=

=

= 干路中总电流为

g 00.2995A 0.0005A 0.3A I I I '''

=+=+=

答：(1)电阻R 0的值为 0.05Ω；

(2)继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即0.5mA ），此时电流I 变为0.3A 。

4．如图甲所示是某电子秤原理图。托盘与弹簧相连，滑片P 固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动，R 是一根长为10cm 的均匀电阻丝。空盘时，滑片P 位于R 的最上端，称量最大值时，滑片P 位于R 的最下端，R 最大阻值为40Ω，电源电压恒为3V 。图乙是托盘所受压力F 与弹簧形变量L ∆的变化关系图像。请完成以下问题：