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1、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)三个主要参数内阻Rg:电流表线圈的电阻,大约几十欧到几百欧。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。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。据申联电路的特点得:U UgRg解得:R(U Ug)RgUg据并联电路的特点得:Ug IgRg (I Ig)R解得:RIgRg
2、F(2)电流表的内阻:RA=Rg X R/(R+Rg)4.电流表改装成欧姆表原理:闭合电路的欧姆定律如图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:ERRg当两表笔间接入电阻rRx时,电流表的电流为:IxER RgrRx(2)电压表的内阻:Rv=Rg+R3 .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。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。中值电阻:欧姆表的内阻即为中值电阻R中=R
3、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。ERx用电器Rx的电压调节范围: Ux E(r电路消耗的总功率为:ei Rx R限流接法的选用原则: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。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。两种方法都满足时优先选用限流接法。2 .分压接法如图3所示Rx电压调节范围0W Uxw E。开关闭合前,P应在a端。分压接法的选用原则:测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。待测电阻Rx远大于R,且要求电压变化范围较大
4、时。采用限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过三、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:IQ-1i=i-UvR/RxIaR真=Uv1 A 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。R待误差分析:%= UVRx丁 UV-UAI AI A产生误差的原因:电流表 A分压。适用于测大阻彳1电阻,即 Rx远大于Ra时。(4)内、外接法的选用原则用内接法用外接法R)若RxRo,待测电阻为大电阻, 若RxRo,待测电阻为小电阻,RaR/计算临界电阻:即大电阻,内接法;小
5、电阻,外接法。大内小外。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300Q)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Vi,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 Si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(AD
6、偏白3 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.R0(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Ai的内阻Ri,则可测得 A2的内阻R2=IiRi/I2.(2)如图8所示,当两电表的满偏 Ua2 Uai时,Ai串联一电阻Ri, 同样则可测得 R2的内阻R2=Ii (Ri+Ro)/I2.图8例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值, 器材如下:电流表Ai (量程 250mA ,内阻ri=5Q);标准电流表 A2 (量程300mA ,内阻r2约为5Q); 待测电阻
7、Ri (阻值约为I00Q);滑动变阻器R2 (最大阻值为I0Q); 电源E (电动势约为I0V,内阻r约为1);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()用测的量表示待测电阻 Ri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。图10(1)如图9所示,当两电表的满偏电流接近时,如 果已知Vi的内阻Ri ,则可测得V2的内阻 R2=U2Ri/Ui.(2)如图10所示,当两电表的满偏电流IV2IV1时,V1并联一电阻 Ro,同样则可测得 R2的内阻为R2例3.用以下器
8、材测量一待测电阻U 2U1 U1R7瓦Rx的阻值(9001000 Q):电源E (电动势约为9V,有定内阻);电压表 V1 (量程1.5V,内阻1=750 );电压表V2 (量程5V,内阻r2约为2500Q);滑动变阻器R (最大阻值为100Q);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/
9、I2图中电阻箱R可测得电压为(I1-I2)R图11(2) 如图电阻箱作电流表用12所示,若已知R及Rv,则测得干路电流为:5 .比较法测电阻如图13所示,测得电阻箱可得 Rx=I2R1/I1.若考虑电表内阻的影响,则:6 .替代法测电阻图12Ri的阻值及Ai表、A2表的本数Ii、Ii(Rx+Rai)=I2(Ri+Ra2)如图14所示,S接1,调节R2,读出电流表示数为I;S接2,保持R2不变,调节电阻箱 R1,使电流表示数也为由上可得: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
10、 G的内阻:将电阻箱R的电阻调到0;闭合S调节R。,使电流表G达到满偏电流I0;I。保持Ro不变,调节R使电流表 注意:当Rg Ro时,测量误差小, 且测量值偏大。方法二:如图16所示测量电流表G示数为I0/2;由上可得 Rg=R 此方法适合测大阻值电流表内阻,A的内阻断开S2,闭合Si,调节R0,使A表满偏为Io;此方法适合测小阻值电流表内阻,且测量值偏小。V的内阻:Ri时,测得电压表示数为 Ui;保持Ro不变,闭合S2,调节R,使电流表读数为I0由上得Ra=R 注意:当RoRa时,测量误差小, 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 闭合S,将电阻箱R的
11、电阻调到 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=R2-2Ri方法二:如图18所示,测电压表 V的内阻: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;闭合Si、 打开S2, 由上可得S2,调节Ro,使电压表示数指到满刻度;保持Ro不变,调节R,Rv=R使电压表示数指到满刻度的一半;测电阻Rx.改换档位重新欧姆调零测电阻注意: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1/32/3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
12、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。先将S1闭合。 将S2与1闭合,调节R,读出电压表读数 U1,安培 表读数I1 根据上述测量结果,算出 Rx = 四、实物图连线 要求:导线不能有交叉、分支,导线必须接在接线柱上;电表的正负极与电源的正负极不能接错。例5.为了测量一个 12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率,给定了以下器材:电源:12V,内阻不计;电流表:00.6A, 03A ,内阻可忽略;电压表:03V , 015V,内阻很大; 滑动变阻器;阻值范围 020白,允许最大电流 1A;开关一个,导线若实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V. 请在右
13、框中画出实验电路图.按画出的电路图,在下面图3的实物图上连接某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图 4所示。某次测量时,电流表指针位置如图5所示,电流表读数为 A,此时小灯泡的实际功率为 W。习题答案例 1、3V、10mA、320 a例2、答案:(1)原理图如图所示。(2)设两电流表 Ai和A2的读数为Ii、I2,待测电阻Ri阻值的计算公式为:- I1R1 rr riI 2 I1例3、答案:(1)原理图如图所示:(2)待测电阻Rx阻值的计算公式为:Rx U2 U1r1U1例4、答案:将 S2与2闭合,调节 R,读出电压表读数U2,电流表读数I2RxU1 U2? 17例5、答案:电路图如右图所示电流表选0.6A量程,电压表选15V量程。实物图连接如下图所示: 0.40 2.4用3