高中物理电表问题

高中物理电表问题总汇

一、电表、电表的改装 1.灵敏电流表G （1）三个主要参数

①内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。

②满偏电流Ig:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。 ③满偏电压Ug:电流表通过Ig时两端的电压，大约零点几伏。 （2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知Ug=IgRg 注意：电表就是电阻。 2.电压表

（1）电压表的改装

Ug G IR

电流表G 的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R分去多余的电压U-Ug，电阻R叫分压电阻。

据串联电路的特点得：U UgU?Ug? Ig?G RgR I(U?Ug)RgR 解得：R? Ug

（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R 3.电流表的改装

电流表G 的电压量程Ug=IgRg，当改装成量

程为I的电流表时，应并联一个电阻R分去多余的电流I-Ig，电阻R叫分流电阻。

据并联电路的特点得： U?IR?(I?I)Rgggg

IgRg 解得：R?I?Ig

（2）电流表的内阻：RA=Rg×R/(R+Rg) 4.电流表改装成欧姆表

①原理：闭合电路的欧姆定律

②如图1所示，当红、黑表笔短接时，调节R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：

U-Ug R UG IRI-Ig R + E r G － R红表笔 黑表笔 图1 R?Rg?r

③当两表笔间接入电阻Rx时，电流表的电流为： Ix

Ig?E?ER?Rg?r?Rx

E r+ － R G 红表笔 黑表笔 Rx

当Rx改变时，Ix随着改变，将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值，就构成了欧姆表。 ④中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R中＝R内＝R+Rg+r 因Ix与Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。 二、滑动变阻器的两种接法 1.限流接法

如图2所示。

用电器Rx的电压调节范围： P Ra 图2 ERxRx?R?Ux?E(r?0)S E 电路消耗的总功率为：EI 限流接法的选用原则：

①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只在小范围内变化，且待测电阻Rx与R接近时。

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。 ③两种方法都满足时优先选用限流接法。 Rx 2.分压接法 如图3所示

①Rx电压调节范围0≤Ux≤E。 ②开关闭合前，P应在a端。 分压接法的选用原则：

①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。

②待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。

P R 图3 S E a③采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。

三、电阻的测量

1.伏安法测电阻 （1）原理：部分电路的欧姆定律。（2）电流表外接法，如图4所示。 误差分析： A V 图4 R

R测＝UVIA?RVRXRV?RX?R真＝UVIA?IV

产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。 ］（3）电流表内接法，如图5所示。 误差分析： R测＝

V A R待

图5 UVIA?RX?RA?R真＝UV?UAIA

产生误差的原因：电流表A分压。

适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。 （4）内、外接法的选用原则 ①计算临界电阻：

0AV若Rx>R0，待测电阻为大电阻，用内接法 若Rx

即大电阻，内接法；小电阻，外接法。大内小外。

②试触法确定内外接法：在不知道RV、RA、RX的大致值时，可用试触法，如图6所示触头分别接触a、b两点：若V变化大，说明A分压大，应用外接法；若A变化大说明V分流大，应用内接法。 例1：某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300Ω） 可供选择的仪器有：电流表A1，量程10mA;电流表

A2，量程0.6A;电压表V1，量程3V;电压表V2，量程15V；电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路，闭合S1后，把开关S2拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；再把开关S2拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；该同学在实验中所选电压表的量程为（ ）所选电流表的量程为（ ）Rx的测量值为（ ）。 2.安安法测电阻

若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用. （1）如图7所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2.

（2）如图8所示，当两电表的满偏UA2》UA1时，A1串联一电阻R1，同样则可测得R2的内阻R2=I1（R1+R0)/I2.

例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表A1（量程250mA，内阻r1=5Ω);标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω);待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值为10Ω）；电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω）；开关S，导线若干。

（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。 （2）实验中，需要直接测量的物理量是（ ） V1 用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是（ ） 3.伏伏法测电阻

若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。

（1）如图9所示，当两电表的满偏电流接近时，如

图9 V2 A2 V V R?RRA b a R待 图6 Rx A a b S2 S1 R A1 图7 A2 R0 A1 图8 V1 RV2 图10

果已知V1的内阻R1，则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1.

（2）如图10所示，当两电表的满偏电流IV2》IV1时，V1并联一电阻R0，同样则可测得R2的内阻为

R2?U2?U1U1R1R0

例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：电源E（电动势约为9V，有一定内阻）；电压表V1（量程1.5V，内阻r1=750Ω);电压表V2（量程5V，内阻r2约为2500

Ω);滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）；开关S，导线若干。（2004年全国）

（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中测量电阻Rx的几种原理图。 （2）若电压表V1的读数为U1，V2的读数为U2，则用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是：

4.电阻箱或定值电阻当电表用

（1）电阻箱作电压表用，如图11所示：可测得电流表A2的内阻R2＝（I1-I2)R/I2

图中电阻箱R可测得电压为（I1-I2)R （2）电阻箱作电流表用

如图12所示，若已知R及RV,则测得干路电流为：

I R 图12 V RV

5.比较法测电阻

如图13所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2， 可得Rx=I2R1/I1.

若考虑电表内阻的影响，则：I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2) 6.替代法测电阻

如图14所示，①S接1，调节R2，读出电流表示数为I； ②S接2，保持R2不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。 由上可得：RX=R1

该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。 7.半偏法测电阻

（1）半偏法测电流表内阻

方法一：如图15所示，测电流表G的内阻： ①将电阻箱R的电阻调到0；

②闭合S调节R0，使电流表G达到满偏电流I0；

③保持R0不变，调节R使电流表G示数为I0/2；④由上可得RG=R

注意：当RG》R0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。 方法二：如图16所示测量电流表A的内阻

图15 R0 S R G R图11 A2 R A1 A1 I?UR?URVRx A2 R1 U 图13 R

1 S 2 图14 R

①断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0; ②保持R0不变，闭合S2，调节R，使电流表读数为I0

A R 图16 SRS1 ③由上得RA=R

注意：当R0》RA时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。 电源电动势宜大一些。 （2）半偏法测电压表内阻

方法一：如图17所示，测电压表V的内阻：

①闭合S,将电阻箱R的电阻调到R1时，测得电压表示数为U1； ②调节电阻箱阻值为R2，使电压表V的示数为U1/2； 由上可得RV=R2-2R1

方法二：如图18所示，测电压表V的内阻：

①将滑动变阻器的画片P滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大； ②闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度；

③打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半； ④由上可得RV=R V R 红表笔 红表笔 V R 图17 S E r=0

+S2 E r G － + R E r G － R R0 S1 图18 黑表笔 黑表笔 8.欧姆表测电阻，如图19所示：

欧姆调零 图19 Rx 测电阻 ①机械调零 ②选档 ③欧姆调零 ④测电阻Rx. ⑤改换档位 ⑥重新欧姆调零 ⑦测电阻

S2 注意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/3～2/3的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。 9.消除电表内阻对测量结果的影响

例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。

①先将S1闭合。 ②将S2与1闭合，调节R，读出电压表读数U1，安培表读数I1

1 Rx V 2 A R0 R S1

（2）列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式．

答案

18．（1）首先来分析电路的测量部分．由于电流表A2量程与待测电流表A1量程相差太大，从实验测量精度考虑，不能直接将电流表A2与电流表A1串联来测量电流．注意到电压表内阻已知，而允许通过电压表的最大电流为

3V3?10?3?1000?A，跟待测电流表的量程接近，因此，可将电压表与电流表A1串联，利

用其读数来计算通过电流表A1的电流．

再来分析电路的控制部分．若将滑动变阻器接成限流式，则通过待测电流表的最小电流大约为

3V(3?1)?10?3?750?A，显然，不能保证电表安全,也无法通过调节测量多组数据．因此，应采用分压式

控制电路，为了便于调节，应选用最大阻值20Ω的滑动变阻器．

综合以上分析，选用的器材应为A、C、D、F、5—47所示．

（2）实验过程中，调节滑动变阻器滑动触头，使指针偏转n格，读出此时电压表V的示数U，则通过

I?URVNnG其实验电路如图

待测电流表A1的待测电流表的电流

由此可得,电流表的满偏电流

I?N?，式中U为电压表的读数，RVnRVU

图5—47

为电压表的内阻．

Imax?19．（1）如图5—48所示

（2）A1、A2两电流表的读数I1、I2和电阻箱R1的阻值R1,r2?I1?I2I2R1．

图5—48 图5—49 图5—50

20．（1）连接线路如图5—49所示．

（2）把变阻器的滑动触头移到靠近D端处．调节R，使电压表读数为6V．记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点． 21．（1）R1 （2） 电路如图5—50所示 （3）1.4 8，0.8 22．（1）当电压mA满偏时，通过其电流I?若合上S后，RmV?UI?150?10?3?3○

UR?1mA，故电流表选1.5mA量程．

VA1.05?10 =143Ω．

（2）可把电压表mA当成量程为150mV、Rg=143Ω表头处理，其改装后量程为10mA，则通过mA的

○○

满偏电流为Ig?UgRg?150?10?3V143?=1.05mA．

由部分电路欧姆定律知R?UIg?150?10?3V?3=16.8Ω．

(10?10.5)?10 ○A量程选15mA．

图5—51 图5—52

23．（1）乙；D、E；大于 （2）如图5—52所示． 24．（1）如图5—53所示

（2）合上开关S，调节电阻箱阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的阻值R1；再调节电阻箱电阻，便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值R2．

RV?R2?2R1（或RV?U2R2?U1R1U1?U2）

图5—53

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ybb.html