高中物理选修31学案4 课时2 电表改装 伏安法测电阻的两种电路Word文档下载推荐.docx
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(1)电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流.(×
)
(2)电流表中并联的电阻的作用是分去一部分电压.(×
(3)若将电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压.(×
(4)若将电阻并联在电流表两端改装成电流表后,电阻和电流表两端的电压相等.(√)
2.(2018·
清华附中期中)某同学在进行电阻测量时,需要将一满偏电流为50μA、阻值为800Ω的小量程电流表G改装成量程为3V的电压表,则需要选择一个阻值为________Ω的电阻与这一电流表________(选填“串”或“并”)联.
[答案] 5.92×
104 串
[解析] 设小量程电流表的内阻为Rg,量程为Ig,需要串联电阻的阻值为R,电压表改装的原理图为:
改装电压表需要串联大电阻来分压,根据串联电路规律:
Ig(Rg+R)=3V,
代入数据可得:
R=5.92×
104Ω
一、电压表和电流表的改装
(1)小量程电流表有哪三个参数?
三个参数之间有什么关系?
(2)对于小量程电流表,其额定电压比较小,如何将该电流表改装成大量程的电压表?
(3)对于小量程电流表,其额定电流比较小,如何将该电流表改装成大量程的电流表?
[答案]
(1)三个参数:
内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug,Ug=IgRg
(2)需将表头串联一个阻值较大的分压电阻,改装成大量程的电压表.
(3)需将表头并联一个阻值较小的分流电阻,改装成大量程的电流表.
电压表、电流表的改装及其特点
项目
小量程电流表G改装成大量程电压表V
小量程电流表G改装成大量程电流表A
电路结构
R的作用
分压
分流
扩大量程的计算
U=Ig(R+Rg)
R=
-Rg
IgRg=(I-Ig)R
Rg
电表的总内阻
RV=Rg+R
RA=
使用
并联在被测电路两端,“+”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
例1 有一电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA.
(1)要把它改装成量程为0~3V的电压表,应串联一个多大的电阻?
改装后电压表的内阻是多大?
(2)要把它改装成量程为0~0.6A的电流表,需要并联一个多大的电阻?
改装后电流表的内阻是多大?
[答案]
(1)990Ω 1000Ω
(2)0.05Ω 0.05Ω
[解析]
(1)由题意知电流表G的满偏电压
Ug=IgRg=0.03V
改装成量程为0~3V的电压表,当达到满偏时,分压电阻R的分压UR=U-Ug=2.97V
所以分压电阻R=
=
Ω=990Ω
改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1000Ω.
(2)改装成量程为0~0.6A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R的分流IR=I-Ig=0.597A
所以分流电阻R=
≈0.05Ω
改装后电流表的内阻RA=
≈0.05Ω.
针对训练1 如图3是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~3V,当使用a、c两个端点时,量程为0~15V.
已知电流表的内阻Rg为100Ω,满偏电流为1mA,则电阻R1的阻值是________Ω,电阻R2的阻值是________Ω.
图3
[答案] 2900 12000
[解析] 接a、b时,串联的电阻为R1,则有R1=
-Rg=
Ω-100Ω=2900Ω;
接a、c时,串联的电阻为R1和R2,则有R2=
-Rg-R1=
Ω-100Ω-2900Ω=12000Ω.
二、电流表的内接法和外接法
1.两种接法的比较
内接法
外接法
电路
误差分析
电压表示数
UV=UR+UA>UR
电流表示数IA=IR
R测=
>
=R真
UV=UR
电流表示数
IA=IR+IV>IR
<
误差来源
电流表的分压作用
电压表的分流作用
2.电流表内、外接的选择方法
(1)直接比较法:
当Rx≫RA时,采用内接法,当Rx≪RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”.
(2)公式计算法
当
<
即当Rx>
时,用电流表内接法,
>
即当Rx<
时,用电流表外接法,
当Rx=
时,两种接法效果相同.
(3)试触法:
如图4,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法.
图4
例2 (2018·
重庆市高二期末)用伏安法测某一电阻:
电压表示数为U,电流表示数为I,电阻测量值R=
.如果采用如图5甲所示的电路,测量值为R1,如果采用如图乙所示电路,测量值为R2,电阻的真实值为R真,它们之间的关系是:
R1____R真,R2______R真(填“>
”“=”或“<
”),这种误差属于________误差.
图5
[答案] <
>
系统
[解析] 题图甲中电压表测量值为真实值,由于电压表分流作用电流表测量值偏大,故电阻测量值偏小;
题图乙中电流表测量值为真实值,由于电流表分压作用电压表测量值偏大,故电阻测量值偏大,所以有R1<
R真,R2>
R真,这种误差属于系统误差.
针对训练2 (2018·
清华附中期中)某同学用如图6甲所示电路测量电阻Rx,Rx的测量值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”);
若被测电阻Rx的阻值约为1Ω,应采用图________(选填“甲”或“乙”)所示电路,误差会比较小.
图6
[答案] 偏小 甲
[解析] 电流表采用外接法时,电压表测量的电压为电阻两端的电压,考虑到电压表的内阻,电流表测量的电流为电压表和电阻的电流之和,即测得的电流偏大,根据欧姆定律,知测得的电阻偏小.若被测电阻Rx的阻值约为1Ω,该电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,故用电流表外接法测量误差较小,应采用题图甲所示电路.
1.(电压表的改装)(2018·
聊城市期末)一只电流表的满偏电流Ig=2mA,内阻Rg=500Ω,把它改装成量程为0~3V的电压表,下列说法中正确的是( )
A.需串联一个1500Ω的电阻
B.需串联一个1000Ω的电阻
C.需并联一个1000Ω的电阻
D.改装后,电压表的内阻为1000Ω
[答案] B
2.(电流表的改装)(2018·
烟台市期末)一电流表G的满偏电流Ig=2mA,内阻为100Ω.要把它改装成一个量程为0.4A的电流表,则应在电流表G上( )
A.并联一个0.5Ω的电阻
B.并联一个100Ω的电阻
C.串联一个0.5Ω的电阻
D.串联一个100Ω的电阻
[答案] A
3.(电表的改装)两只电压表和是由完全相同的两个电流计改装成的,表的量程是5V,表的量程是15V,把它们串联起来接入电路中,则( )
A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等
B.它们的示数之比为1∶3,指针偏转角度相等
C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1∶3
D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1∶3
[解析] 由于两个电压表是用相同的电流计改装的,当两个电压表串联使用时,通过两表的电流是相同的,所以表头指针偏转的角度是相同的;
刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压,与量程成正比,故选项B正确,选项A、C、D错误.
4.(电流表的内接和外接)(多选)用如图7所示的电路测量待测电阻Rx的阻值时,下列关于由电表产生误差的说法中,正确的是( )
图7
A.电压表的内电阻越小,测量越精确
B.电流表的内电阻越小,测量越精确
C.电压表的读数大于Rx两端真实电压,Rx的测量值大于真实值
D.由于电流表的分流作用,使Rx的测量值小于真实值
[答案] BC
[解析] 该电路中电流表的读数为通过Rx的电流的真实值,电压表的读数为Rx两端的电压与电流表的分压之和,大于Rx两端的真实电压,根据欧姆定律知,Rx的测量值大于真实值,C对,D错.该电路中,Rx的测量值实际上为R测=Rx+RA,故电流表的内电阻越小,测量越精确,A错,B对.
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