非理想电表的反常规用法

非理想电表的反常规用法

沙洋中学 王琳琛

一般情况下,测电压就用电压表,测电流就用电流表,而在实际使用时,电流表内阻很小但不为零,电压表内阻很大但不是无穷大,电表本身就是一个特殊的电阻,电流表显示的电流等于其两端的电压与其内阻的比值,电压表显示的电压等于流过电压表的电流与其内阻的乘积.已知内阻的电流表可当作一个小量程的电压表来使用,已知内阻的电压表也可当作一个小量程的电流表来使用.因为电流表能显示自身的电流I,若其内阻R A 已知,则其两端电压U=IR A,

电压表能显示自身两端电压U,若其内阻R V 已知,则通过它的电流I=U

Rv 。

一.把电流表当作电压表使用

例.从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。

量程500

A,内阻r 2=750Ω

(1) (2) 若选测量数据中的一组来计算r 1,则所用的表达式为r 1=_____________,式中各符号的意

义是:____________________。

解析：电流表A 1既是待测电阻,也是测量仪器,可显示出通过自身的电流大小,所以只要再能测出其两端的电压,就可以由欧姆定律求出r 1=U

I

。

当A 1满偏时,两端的电压约为U 1=I g r 1=10×10-3×40=0.4V .所以若用电压表V 直接测量,电压表指针的偏转不到量程的1

20 ,测量误差太大,不符合“有尽可能高的测量精度”的要求

.电流表A 2的内阻r 2=750Ω是已知的,满偏时其两端电压U 2=500×10-6×750V=0.375V,与电流表A 1的满偏电压差不多,所以可以把A 2当作电压表来使用，将电流表A 1与电流表A 2并联，根据A 2的读数I 2求出A 1两端的电压U= I 2r 2。

估算A 1、A 2接近满偏时回路的阻值应为E Ig =1.5

10 Ω=150Ω,所以要使电路正常工作,应

将保护电阻R 1与A 1、A 2串联起来,从而限制通过A 1，A 2的电流,使其不超量程。

滑动变阻器可采用限流式接法,也可采用分压式接法,本题中若采用限流式接法,对电流的调节范围约为最大值的1

3 ,比用分压式接法时的调节范围小.根据题目中“能测得多组数

据”的要求,采用分压式接法较好，故画出电路图如下图所示：

计算r 1的表达式为r 1 =

22

1

I r I ,式中I 2为通过电流表A 2的电流, r 2为电流表A2的内阻，I 1表示通过电流表A 1的电流。

二.把电压表当作电流表使用

例.用以下器材测量一待测电阻R 器材 规格

电压表V 1 量程为1.5V ，内阻r 1=750Ω 电压表V 2 量程为5V ，内阻r 2=2500Ω 滑动变阻器R 最大阻值约为100Ω 单刀单掷开关K 导线若干

电源E

具有一定内阻，电动势约为9.0V

（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的1

3 ,试画出测量电阻R x 的一种实验电路

原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。

（2）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式R x =_______________。

解析：实验中需测待测电阻R x 的电流I x 和电压U x ，但无电流表，要么用V 1与R x 并联再与V 2并联，把V 1、V 2当电流表使用，则I 1=

11U r ，I 2=22

U

r ，其中U 1、U 2分别是两电压表两端的电压，I 1、I 2分别是通过它们的电流，r 1、r 2分别是它们的电阻，则R x =

1x U I =1112

212112

U U r r I I U r U r =--；或者用V 1与R x 串联后再与V 2并联，这样把V 1当作

电流表用，测出R x 的电流，V 1、V 2同时也是电压表，则I x =U 2-U 1,那么Rx=

2121

1111

x x U U U U U r U I U r --==。

滑动变阻器应采用分压接法，以方便控制电压，满足题意，电路图如下：

或