高中物理学案：电表改装 伏安法测电阻的两种电路

高中物理学案：电表改装伏安法测电阻的两种电路

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.掌握将小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理.2.认识伏安法测电阻的两种电路.

科学思维：1.根据串、并联电路知识，进行电表改装的有关计算.2.理解电流表的内接法和外接法，并能正确的选择和应用.

电压表和电流表

1.小量程电流表G(表头)的三个参量：

2.电表改装原理：

(1)电压表改装：将表头串联一个较大电阻，如图1所示：

图1

(2)电流表改装：将表头并联一个较小电阻，如图2所示：

图2

1.判断下列说法的正误.

(1)电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流.(×)

(2)电流表中并联的电阻的作用是分去一部分电压.(×)

(3)若将电阻串联在电流表上改装成电压表后，增大了原电流表的满偏电压.(×)

(4)若将电阻并联在电流表两端改装成电流表后，电阻和电流表两端的电压相等.(√)

2.(清华附中期中)某同学在进行电阻测量时，需要将一满偏电流为50μA、阻值为800Ω的小量程电流表G改装成量程为3V的电压表，则需要选择一个阻值为________Ω的电阻与这一电流表________(选填“串”或“并”)联.

答案 5.92×104串

解析设小量程电流表的内阻为R g，量程为I g，需要串联电阻的阻值为R，电压表改装的原理图为：

改装电压表需要串联大电阻来分压，根据串联电路规律：I g(R g＋R)＝3V，代入数据可得：R＝5.92×104Ω

一、电压表和电流表的改装

(1)小量程电流表有哪三个参数？三个参数之间有什么关系？

(2)对于小量程电流表，其额定电压比较小，如何将该电流表改装成大量程的电压表？

(3)对于小量程电流表，其额定电流比较小，如何将该电流表改装成大量程的电流表？答案(1)三个参数：内阻R g、满偏电流I g、满偏电压U g，U g＝I g R g

(2)需将表头串联一个阻值较大的分压电阻，改装成大量程的电压表.

(3)需将表头并联一个阻值较小的分流电阻，改装成大量程的电流表.

电压表、电流表的改装及其特点

例1有一电流表G，内阻R g＝10Ω，满偏电流I g＝3mA.

(1)要把它改装成量程为0～3V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？

(2)要把它改装成量程为0～0.6A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻

是多大？

答案(1)990Ω1000Ω(2)0.05Ω0.05Ω

解析(1)由题意知电流表G的满偏电压

U

g

＝I g R g＝0.03V

改装成量程为0～3V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R的分压U R＝U－U g＝2.97V

所以分压电阻R＝U

R

I

g

＝

2.97

0.003

Ω＝990Ω

改装后电压表的内阻R V＝R g＋R＝1000Ω.

(2)改装成量程为0～0.6A的电流表，当达到满偏时，分流电阻R的分流I R＝I－I g＝0.597A

所以分流电阻R＝U

g

I

R

≈0.05Ω

改装后电流表的内阻R A＝

R

g

R

R

g

＋R

≈0.05Ω.

针对训练1 如图3是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～3V，当使用a、c两个端点时，量程为0～15V.

已知电流表的内阻R g为100Ω，满偏电流为1mA，则电阻R1的阻值是________Ω，电阻R2的阻值是________Ω.

图3

答案2900 12000

解析接a、b时，串联的电阻为R1，则有R1＝U

1

I

g

－R g＝

3

0.001

Ω－100Ω＝2900Ω；接a、c时，

串联的电阻为R1和R2，则有R2＝U

2

I

g

－R g－R1＝

15

0.001

Ω－100Ω－2900Ω＝12000Ω.

二、电流表的内接法和外接法

1.两种接法的比较

2.电流表内、外接的选择方法

(1)直接比较法：当R x≫R A时，采用内接法，当R x≪R V时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.

(2)公式计算法

当R

V

R

x

<

R

x

R

A

即当R x＞R A R V时，用电流表内接法，

当R V R x >R x R A

即当R x ＜R A R V 时，用电流表外接法， 当R x ＝R A R V 时，两种接法效果相同.

(3)试触法：如图4，把电压表的可动接线端分别试接b 、c 两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.

图4

例2 (重

庆市高二期末)用伏安法测某一电阻：电压表示数为U ，电流表示数为I ，电阻测量值R ＝U I

.如果采用如图5甲所示的电路，测量值为R 1，如果采用如图乙所示电路，测量值为R 2，电阻的真实值为R 真，它们之间的关系是：R 1____R 真，R 2______R 真(填“>”“＝”或“<”)，这种误差