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电表改装系列中考专题

 （2021-07-0209:

17:

01）

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电表改装系列中考专题邾永辉

近几年，安徽省中考中电学压轴题都涉及到电源、电流表、电压表的内阻等电学一系列计算，命题明显向高中物理的一些知识靠拢。

因而本人认为在复习冲刺中很有必要和学生探讨电流表、电压表的改装知识，一方面符合安徽省中考的命题趋势，另一方面也能让学生真正掌握串联电路、并联电路的分压、分流的特点，使学生能学以致用。

电流表和电压表都是由灵敏电流计加电阻组装而成的。

它们都是根据电流的磁效应制作的。

表内都有一个磁铁和一个导电线圈，通电后，在磁铁的作用下会旋转。

通过的电流越大，所产生的磁力越大，表的指针摆动幅度越大。

这就是电流表、电压表的表头部分。

因为灵敏电流计，允许通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小，所以，要使电流表和电压表能测实际电路中的电流和电压，就必须并联或串联一定阻值的电阻，已起到分流或分压的作用。

一、改装电流表：

    电流表是将灵敏电流计与一个阻值较小的电阻并联，并联的电阻起到分流作用。

这样，就会使大部分电流通过并联的电阻，小部分电流经过表头。

而并联的电阻的阻值R1，可根据灵敏电流计的线圈阻值R、灵敏电流计最大量程I、电流表最大量程I1来计算。

计算公式是：

R1=R/[（I1/I）-1]。

1、将一灵敏电流计改装成电流表：

如图所示,将一灵敏电流计改装成电流表。

若电流计的满偏电流Ig=200μA,内阻Rg=100Ω,则R1与R2的大小分别是:

A.R1=30.625Ω    R2=22.5Ω          B.R1=22.5Ω      R2=30.625Ω

C.R1=53.125Ω    R2=8.125Ω         D.R1=8.125Ω     R2=53.125Ω

分析：

当接公共和2接线柱（量程是1mA 时），R1、R2串联后与Rg并联，则有

Ig×Rg=（1×10-3- Ig）（R1+R2），即20×10-6×102=（1×10-3-20×10-6）（R1+R2）

当接公共和1接线柱（量程是10mA 时），Rg、R2串联后与R1并联，则有

Ig×（Rg+R2）=（10×10-3- Ig）R1，

即20×（102+ R2）=（10×10-3-20×10-6）R1

通过上述内容列一组满偏值方程得：

R1=30.625Ω    R2=22.5Ω

故答案为 A 

2、将两个相同的灵敏电流计改装成量程较大的电流表A1和A2，A1的量程是0.6A，A2的量程是3 A。

测得灵敏电流计的内阻为Rg=200Ω，表头显示其满偏电流为Ig=1mA。

（1）要完成电流表A1的改装，需要给灵敏电流计_      __联一个阻值为___    __Ω的电阻。

（2）将电流表A1、A2改装成功后，一位同学欲进行以下操作，则将会看到的实验现象是：

若将两表串联起来接入电路，A1指针偏角______A2指针偏角（填大于、小于、等于），若将两表并联起来接入电路，A1指针偏角____A2指针偏角（填大于、小于、等于）。

（1）并联；0.33  

（2）大于    等于  

二、改装电压表：

    电压表是将灵敏电流计与一个阻值较大的电阻串联，串联的电阻起到分压作用。

这样，即使两端加上比较大的电压，大部分电压都加在串联的大电阻上，表头上的电压就会很小。

而串联的电阻的阻值R，可根据公式：

U=Ig（Rg+R）来计算（其中，U为电压表最大量程、Rg为表头的内阻、Ig为满偏电流、R为应串联的电阻）。

1、实验室常用的双量程电压表的电流表改装而成的。

图甲是一个量程为0～6mA的电流表，其内阻为RG=10Ω。

在电路中，我们可以把小量程的电流表看成一个定值电阻RG与能显示电流的表盘G串联在一起（如图乙），同样遵从欧姆定律。

当有电流通过时，电流可以从表盘G上读出，这时两接线柱A、B之间有一定的电压，此时小量程电流表实际上也可以当成一个小量程的电压表。

（1）如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻RA后，在A、B之间就相当于一个量程为0～3V的电压表，求串联的定值电阻RA的大小。

（2）若将这电流表改为量程0～15V的电压表，求再串联的定值电阻RB大小。

分析解答：

如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻RA后，在A、B之间就相当于一个量程为0～3V的电压表，此时就相当于把A、B分别接在电压为3V的电源上，Rg与RA串联在电路中，电流表G满偏,  故:

R总1=RA+Rg      

而由欧姆定律可知：

I总1=U总1/R总1=U总1/（RA+Rg）

代入数据：

6mA=3V/（RA+10Ω）

解得：

RA=490Ω      

如图丙所示，同理，若将这电流表串联一个定值电阻RA，再串联一个定值电阻RB后，在A、C之间就相当于一个量程为0～15V的电压表，此时就相当于把A、C分别接在电压为15V的电源上，Rg与RA、RA串联在电路中，电流表G满偏。

同理可得：

I总2 =U总2/R总2=U总2/（RA+RB+Rg）

代入数据：

6mA=15V/（490Ω+RB+10Ω）

解得：

RB =2000Ω   

2、如图所示，电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成．某同学在使用中发现一块电压表的读数总比真实值偏小一些，若要调准，可采用的措施是（　　）

A．在电阻R上并联一个比其小得多的电阻

B．在电阻R上并联一个比其大得多的电阻

C．在电阻R上串联一个比其小得多的电阻

D．在电阻R上串联一个比其大得多的电阻

解：

电压表由表头G和电阻R串联而成，发现此电压表的读数比准确值稍微小一些，说明加上相同电压时，要使电流适当大些，故需要略微减少电阻R的值，可以与电阻R并联电阻实现，但电压表的读数比准确值稍微小一些，故并联电阻要比R大得多，故ACD错误，B正确。

3、一个电流表的满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=500Ω，要把它改装成一个量程为3V的电压表，则（　　）

A．应在电流表上再串联一个阻值为3kΩ的电阻

B．应在电流表上再并联一个阻值为3kΩ的电阻

C．改装后的电压表内阻是500Ω

D．改装后的电压表内阻是3kΩ

解：

改装成电压表要串联电阻的RX：

则Ig（Rg+Rx）=U

即：

1×10-3A（500Ω+Rx）=3V

解得：

Rx=2500Ω   

故选：

D

补充：

改装欧姆表：

1、 小明同学展示了自己的小制作的原理（如图所示），内由电压恒定的电源和一个定值电阻R1串联组成，电源内阻不计，只露出两个接线柱A、B。

若将一电流表直接接在A、B两接线柱上，电流表的示数为2.0A；若将一只阻值为12Ω的定值电阻R2与电流表串联后接在A、B两接线柱上，电流表的示数为0.5A。

求：

（1）电源电压和电阻R1的阻值；

（2）如果利用这个装置，和一个量程为0～0.6A、最小刻度为0.02A的电流表，改装成一个欧姆表，则R1的阻值应该换成一个阻值为多大的电阻？

这个装置测量电阻的范围是多少？

分析解答：

（1）U=8V   R1=4Ω      （过程略）

（2）欧姆表测电阻应该从零开始，即当R=0时，I最大=0.6A

∴R1=U/I=8V/0.6A=13Ω    

电路中最小电流应该是电流表的一小格代表的数值，否则无法显示数值，求出这时的总电阻，即R=U/I=8V/0.02A=400Ω    

待测电阻R2=R-R1=400Ω-13Ω=387Ω

所以测量范围是0～387Ω     

2、下图是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电压U＝1.5V，经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标____Ω，1mA刻度处应标_____Ω。

分析：

电压1.5V、3mA的时候标度为零，即外加电阻为零，内带电阻为R1，R1=1.5V/0.003A=500Ω，∵总电阻=外加电阻+内带电阻

∴2mA的时候总电阻1.5V/0.002A=750Ω，

则外加电阻=750- R1=750Ω-500Ω=250Ω

∵1mA的时候总电阻1.5V/0.001A=1500Ω，

∴外加电阻=1500-R1=1500Ω-500Ω=1000Ω

3、拓展：

欧姆表的刻度不均匀，且随电阻Rx增大刻度变密 。

1、一个毫伏表，它的内阻是100Ω，量程是200mv，把它改装成为

量程为10A的安培表，毫伏表上应：

A、并联0.002Ω的电阻B、并联0.02Ω的电阻

C、串联50Ω的电阻D、串联4900Ω的电阻

2、如图中定值电阻R1很大，R2很小，与电流计G和电键K1、K2组成一个安培、伏特两用表，下列判断正确的是：

A、只闭合K1是VB、只闭合K2是A

C、K1K2都断开是GD、K1、K2都闭合是A

3、内阻为10kΩ的电压表，表盘刻度如图所示，给它串联上一只20kΩ的电阻后去测量某段电路的路端电压，其指针所指所位置如图所示，则这段电路的路端电压是（　　）

A、40伏特　B、30伏特　C、20伏特　　D、10伏特

4．一个电流表的满刻度电流值Ig=0．6A，面板如图5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，指针仍指到图5中所示位置，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。

5．图6所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻Rg=500Ω，满刻度电流为Ig=1A的毫安表，现接成量程分别为10V和100V的两个量程，则所串联的电阻R1=______Ω，R2=______Ω。

6.将一改装后的电流表接入电路并进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些。

如果表头G的满偏电流Ig是准确的，则出现误差的可能原因是：

（）

A、Rg的测量值比真实值大

B、Rg的测量值比真实值小

C、所并联的R0比用公式

计算出的偏小

D、所并联的R0比用公式

计算出的偏大

7、用多用电表测电阻时：

（　　　）

Ａ、表内电池的正极接的是红表笔　　　　

Ｂ、每次换挡要重新调零

Ｃ、若选择开关扳到欧姆挡的×１挡上，准确调零后，测某电阻时指针恰好指在刻度30～50的正中，则待测电阻的阻值等于40Ω

Ｄ、使用×１Ｋ挡测某电阻时，若指针偏转角度很小，应换成×100Ω或×10Ω挡测量

8．用多用电表的欧姆挡测某一电阻的阻值时，分别用×1、×10、×100三个电阻挡测了三次，指针所指的位置如图所示．

其中①是用________挡，②是用________挡，③是用________挡，为提高测量的精确度，应该用________挡，被测电阻阻值约为________．

9.图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流=300A,内阻Rg=100，可变电阻R的最大阻值为10k，电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是色，接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx=k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较

（填“变大”、“变小”或“不变”）。

10某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。

完成下列测量步骤：

（1）检查多用电表的机械零点。

（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。

（3）将红、黑表笔___________，进行欧姆调零。

（4）测反向电阻时，将__________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数。

（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘___________（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）、（4）。

（6）测量完成后，将选择开关拔向_____________________________位置。

11右图为一正在测量中的多用电表表盘.

（1）如果是用×10档测量电阻，则读数为。

（2）如果是用直流10mA档测量电流，则读数为mA。

（3）如果是用直流5V档测量电压，则读数为V。

12有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA。

要把它改装为量程为0～3V的电压表，要联Ω改装后的电压表内阻是

13.有一个电流表G，内阻Rg=25Ω，满偏电流Ig=3mA。

要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要联Ω？

改装后的电流表内阻是？

一、实验目的：

1.掌握测定微安表（表头）量程和内阻的方法

2.掌握校准电流表、电压表的基本方法，熟练数字多用表、面包板等电脑元件的使用

二、实验原理：

1.表头参数Ig及Rg的测定

注意：

测Rg时保持电路状态不变（即不改变电源电压和C点的位置）

2.电流表量程的扩大

依据并联分流

令

，则

。

式中I为扩充后的量程，n为量程扩大的倍数。

3.改装成电压表

串联一高阻值电阻RH，电表总内阻RH+Rg=

所以RH=

-Rg。

式中U为改装后电表的量程。

三、实验仪器：

用于改装的微安表头，滑动变阻器，数字多用表，电路板，导线，直流稳压电源，电阻箱

四、实验内容和步骤：

1.连接电路，用万用表量表头量程和内阻。

2.根据目标量程计算改装电流表需并联的电阻Rs和改装电压表需串联的电阻RH。

3.根据改装电流表的矫正电路图连接电路，校正改装电流表的量程（先改变Rs使改装表和数字万用表的读数近似相等，后移动滑线变阻器使改装表满偏，重复，最后微调），使表头满偏同时数字万用表显示为目标量程。

移动滑线变阻器减小通过改装表的电流，读取10组改装表和数字万用表的读数。

校正电流表的电路

4.根据改装电压表的校正电路图连接电路，校正改装电流表的量程（移动滑线变阻器使万用表为目标量程，改变RH使表头满偏），使表头满偏同时数字万用表显示为目标量程。

移动滑线变阻器减小通过改装表的电流，读取10组改装表和数字万用表的读数。

校正电压表的电路

RH=

-Rg

五、实验数据与处理：

1.表头参数值：

Ig=99.9μA;Rg=2.037kΩ

2.改装电流表量程：

5mARs=41.53Ω

I标（mA）

4.98

4.26

3.84

3.04

2.84

2.39

2.02

1.39

1.20

0.81

I改（mA）

5.0

4.2

3.8

3.0

2.8

2.4

2.0

1.4

1.2

0.8

△I

（mA）

0.02

-0.06

-0.04

-0.04

-0.04

0.01

-0.02

0.01

0

-0.01

E=

*100%=

*100%=1.2%改装电流表等级为1.5

3.改装电压表量程：

5VRH=48.013Ω

U标（V）

5.13

4.79

4.39

4.19

3.77

3.38

3.18

2.96

2.54

2.14

U改（V）

5.0

4.6

4.2

4.0

3.6

3.2

3.0

2.8

2.4

2.0

△U（V）

-0.13

-0.19

-0.19

-0.19

-0.17

-0.18

-0.18

-0.16

-0.14

-0.14

E=

*100%=

*100%=3.8%改装电压表等级为5.0

六、误差分析：

1.由于表头本身存着系统误差，分流电阻、分压电阻也具有误差，经改装后的电表也必然存在误差（由上述因素的传递和累积引起的误差）。

2.毫安表改装后，需要对满量程进行调节，即改变R1，R2使满量程时改装表与标准表读数一致。

一般R1，R2的实验值与理论计算值不完全相同，因为在计算时没有考虑导线电阻，接触电阻、Rg测量误差等产生的影响。

3.表头本身精度有限，即使改装表与标准表在满量程时指示数一致，在其它测量点的读数也可能存在误差。