高中物理34多用电表电路分析与设计课件(沪科版选修3-1)

第4课时多用电表电路分析与设计学习目标思维启迪1.理解多用电表的结构和原理．2.会改装电流表和电压表.搞家电维修的人员经常利用一块如图3－4－1所示的多用电表便能很快地查出家用电器发生故障的原因和位置，根据你阅读的教材，你知道多用电表的工作原理吗？图3-4-11．多用电表的核心部件是____，它实际是一个______的电流表．指针偏转到最大刻度的电流叫做________，用符号__表示，此时的电压称为________，符号__，表头的内阻为Rg则Ug＝____.2．串联电路中电阻两端的电压与电阻成__比，电压表就是利用了串联电路的这种_____作用来扩大量程的，起____作用的电阻叫分压电阻．电压表内阻RV＝Rg＋Rx，Rx为_____电阻，Rg为电流表内阻．知识梳理小量程满偏电流表头满偏电压UgIgRgIg分压分压分压正3．并联电路中流过每一支路的电流与电阻成___比，电流表就是利用了并联电路的_____作用来扩大量程的，起_____作用的电阻叫分流电阻，电流表内阻为RA＝________.分流分流反Rg·RxRx＋Rg1．用小量程的电流表G改装成电压表或电流表，下列说法正确的是()A．改装成的电压表量程越大，其内阻越大B．改装成的电压表量程越大，其内阻越小C．改装成的电流表量程越大，其内阻越大D．改装成的电流表量程越大，其内阻越小答案：AD基础自测2．以下关于电流表与电压表的说法中，正确的是()A．都是电流表G与电阻并联改装而成的B．都是电流表G与电阻串联改装而成的C．它们本身都有内阻，只是电流表的内阻一般很小，而电压表的内阻一般很大D．电流表的内阻肯定比用来改装的电流表G的内阻小，而电压表的内阻肯定比用来改装的电流表G的内阻大答案：CD3．电流表的内阻是Rg＝200Ω，满偏电流是Ig＝500μA，现欲把这个电流表改装成量程为1.0V的电压表，正确的方法是()A．应串联一个0.1Ω的电阻B．应串联一个1800Ω的电阻C．应并联一个0.1Ω的电阻D．应并联一个1800Ω的电阻答案：B4．一个电流表的满偏电流Ig＝1mA，内阻为200Ω，现要把它改装成一个量程为0.5A的电流表，则应在电流表上()A．并联一个0.4Ω的电阻B．串联一个0.4Ω的电阻C．并联一个200Ω的电阻D．串联一个200Ω的电阻解析：改装大量程电流表依据的是并联分流，且需要并联较小电阻，使大部分电流从该电阻流过，故选A.答案：A5．一个电流表的电阻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并联电阻．因IARA＝(100－IA)R，R＝IARA100－IA＝10×0.18100－10Ω＝0.02Ω.新电流表的内阻R′＝R·RAR＋RA＝0.018Ω答案：并0.0210.018改装成电压表电压表是利用串联电路电阻分压特点制成的．如图3－4－2所示，它是由灵敏电流表和一个分压电阻做成的．分压电阻的阻值R为图3-4-2R＝U－UgUgRg或R＝U－IgRgIgRgRg＝(n－1)Rgn为量程扩大倍数n＝UUg改装后的电压表内阻RV＝Rg＋R＝nRg图3-4-3【例1】一个电压表由表头与分压电阻R串联而成，如图3－4－3所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进()A．在R上串联一个比R小得多的电阻B．在R上串联一个比R大得多的电阻C．在R上并联一个比R小得多的电阻D．在R上并联一个比R大得多的电阻解析：若在R上再串一个电阻，只会导致电压表的内阻更大，读数比实际值更小，误差更大，不行；若在R上并联一个电阻，可以引起总电阻的减小，但若并联一个比R小得多的电阻，并联的总电阻也会比R小得多，会引起电压表的示数比实际值大，造成更大的误差．所以只能在R上并联一只比R大得多的电阻；使并联的总电阻稍小于R，可以满足要求．综上可知，选项D正确．答案：D【题后反思】电压表是根据串联分压的原理，在表头上串联一个分压电阻R改装而成，若串联的分压电阻过大，会导致电压表的读数比真实值小；若串联的分压电阻过小，会导致电压表的读数比真实值大．电流表是根据并联分流的原理，在表头上并联一个小的分流电阻而成，若并联的分流电阻偏大，会导致电流表的读数比真实值大；若并联的分流电阻偏小，会导致电流表的读数比真实值小．相同的灵敏电流表改装成量程为3V和15V的两个电压表，将它们串联接入电路，指针偏转角度之比为________，读数之比为________；用相同的灵敏电流表改装成量程为0.6A和3A的两个电流表，将它们并联接入电路，指针偏转角度之比为________，读数之比为________．答案：1∶11∶51∶11∶5(1)把小量程的电流表改装成大量程的电流表．电流表改装的原理：给小量程电流表并联一个分流电阻，就可以用来测量较大的电流，即扩大了电流表的量程，如图3－4－4所示．将改装成电流表图3-4-4分流电阻的计算：由并联电路的特点：IgRg＝(I－Ig)R，解得R＝IgRgI－Ig＝RgIIg－1.因为电流表量程扩大的倍数n＝IIg，所以R＝Rgn－1.(2)将改装成电压表和电流表比较如下表小量程的电流表G改装成电压表V小量程的电流表G改装成电流表A内部电路R的作用分压分流扩大量程的计算IgRg＝(I－Ig)RR＝IgI－IgRg电表的总电阻RV＝Rg＋RRA＝R·RgR＋Rg使用并联在待测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入U＝Ig(R＋Rg)R＝UIg－Rg【例2】多用电表直流电流测量电路原理如图3－4－5所示，设表头的满偏电流Ig＝200μA，内阻Rg＝100Ω，图中R1与R2的大小应为多少？图3-4-5解析：通过电流表表头的满偏电流相同，均为Ig＝200μA，接2时，R1、R2串联，表头满偏时，通过R1、R2的电流I1＝(1×10－3－2×10－4)A＝8×10－4A；接1时，R2和Rg串联，表头满偏时，通过R1的电流为I2，I2＝(1×10－2－2×10－4)A＝9.8×10－3A.接2时满偏有：IgRg＝I1(R1＋R2)①接1时满偏有：Ig(R2＋Rg)＝I2R1②将Ig＝2×10－4A，Rg＝100Ω，I1＝8×10－4A，I2＝9.8×10－3A代入得：R1＝2.5Ω，R2＝22.5Ω.答案：2.5Ω22.5Ω【题后反思】接1与接2可改装成两个不同量程的电流表，而对于表头，它的满偏电流是不变，根据欧姆定律就可求得R1与R2.将一般三角形的边角关系转化为直角三角形的边角关系？解答：一般三角形包括：锐角三角形、直角三角形和钝角三角形，在锐角三角形和钝角三角形中，可以将一般三角形的边角关系转化为直角三角形的边角关系？解答：一般三角形包括：锐角三角形、直角三角形和钝角三角形，在锐角三角形和钝角三角形中，可以一个电流表的满刻度电流值Ig＝0.6A，面盘如图3－4－6所示，那么它每一小格所相应的电流是______mA，指针现在的电流示数是______A．如果这个量程为0.6A的电流表内阻Rg＝60Ω，要把这个电流表的量程扩大图3-4-6成3A，那么应该在Rg上______联一个电阻RS，RS的大小应是______Ω；并联RS后，测某一电流，指针仍指到如图所示位置，则该电流是______A，并联RS后，刻度盘上每一小格所代表的电流值是未并联RS前的______倍．解析：该问题考查电流表的读数和改装，当满偏刻度为0.6A时，读刻度板上面刻度，每十个小格是0.2A，所以每一个小格是0.02A，要想扩大电流表的量程，应该并联一个电阻以便分流，所分的电流为2.4A，所以电阻是表头内阻的14.答案：200.34并151.705【例3】如图3－4－7所示是一个电流表、电压表两用表的电路，电流表G的量程是100μA，内阻是1000Ω，电阻R1＝0.1Ω，R2＝99kΩ，当双刀双掷电键接到a、b上时，电流表改装的是什么表？其量程是多少？当双刀双掷电键接到c、d上时，电流表改装的是什么表？其量程是多少？电压表、电流表的组合图3-4-7解析：当双刀双掷电键合到a、b上时，首先要弄清电路构成，经分析电路转换成图甲所示的电路(注意的是双刀双掷电键的手柄是绝缘的，即合到a、b上时，电流无法从a沿手柄直接到b)，此时小电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，电流表改装成安培表．根据并联电路的特点有：(I－Ig)R1＝IgRg电流表量程为：I＝IgRg＋R1R1＝0.00011000＋0.10.1A＝1A.甲乙当电键合到c、d上时，电路变成图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表串联，R2起分压作用，所以，电流表已改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表量程为：U＝Ig(Rg＋R2)＝0.0001×(1000＋99000)V＝10V.答案：电流表1A电压表10V在本题电路中，若想获得电流为2A，电压为5V的电表，R1、R2应分别多大？解析：R1并入电路时为I＝2A的电流表，由并联电路的特点知(I－Ig)R1＝IgRg得答案：0.05Ω49kΩR1＝IgRgI－Ig＝0.05ΩR2串入电路时为U＝5V的电压表，由串联电路的特点知：U＝Ig(Rg＋R2)得R2＝UIg－Rg＝49kΩ.