2019高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计学案 沪科版选修3-1

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3.4 多用电表电路分析与设计

学 习 目 标 1.掌握多用电表中测量电压电路的设计原理，知道多用电表测电压电路的组成．(重点) 2．掌握多用电表中测量电流电路的设计原理，知道多用电表测电流电路的组成．(重点) 3．学会分压电阻和分流电阻阻值的计算．(重点、难点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理]

一、多用电表测电压电路 1．多用电表的表头

知 识 脉 络

2．电路设计

(1)电路组成：由表头和分压电阻组成．

图3-4-1

(2)分压电阻的确定：根据串联电路的特点

UU＝Ug＋UR，即U＝Ig(Rg＋R)可得R＝－Rg.

Ig

二、多用电表测电流电路 1．原理和电路组成

当把电流表表头改装成量程为I的电流表时，应当并联一个电阻，该电阻起分流作用，因此叫分流电阻，I＝Ig＋IR，即I＝Ig＋

IgRg

. R

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图3-4-2

2．分流电阻的计算

IgRgR＝. I－Ig

[基础自测]

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．) (1)多用电表测电压的电路就是表头和适当的电阻并联．(×) (2)多用电表表头串联的电阻越大，电压表的量程越大．(√) (3)分压电阻的阻值等于电压表的量程与满偏电流的比值．(×) (4)多用电表测电流的电路表头应和适当的电阻并联．(√)

(5)若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后，分流电阻和电流表两端的电压相等．(√) (6)多用电表的电流表分流电阻上的电流和表头上的电流相等．(×) 【提示】

(1)× 多用电表测电压电路表头和分压电阻串联．

(3)× 分压电阻的阻值等于量程与满偏电流的比值减去表头内阻． (6)× 分流电阻和表头并联．两者电流不相等．

2．电流表的内阻是Rg＝200 Ω，满刻度电流值是Ig＝500 μA，现欲把这电流表改装成量程为3.0 V的电压表，正确的方法是( )

【导学号：69682159】

A．应串联一个1 800 Ω的电阻 B．应并联一个0.1 Ω的电阻 C．应串联一个5 800 Ω的电阻 D．应并联一个1 800 Ω的电阻

U3

C [把电流表改装成3 V的电压表需要串联分压电阻，分压电阻阻值为：R＝－Rg＝－6 Ω－200 Ω

Ig500×10

＝5 800 Ω.]

3．(多选)如图3-4-3所示为一能够测电流和电压的两用电表，以下说法正确的是( )

图3-4-3

A．若开关S1和S2都闭合，它是一个电压表 B．若开关S1和S2都闭合，它是一个电流表 C．若开关S1和S2都断开，它是一个电流表 D．若开关S1和S2都断开，它是一个电压表

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BD [当S1、S2都闭合时，R1被短路，R2和表头并联，为电流表电路，A错误，B正确．当S1、S2都断开时，

R2被断路，表头和R1串联，为电压表电路，C错误，D正确．]

[合 作 探 究·攻 重 难]

将电流表改装成电压表的方法 1．电路原理

图3-4-4

如果给小量程电流表串联一个分压电阻，就可以用来量度较大的电压．因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表，如图3-4-4所示．

2．分压电阻的计算

由串联电路的特点U＝IgRg＋IgR 解得：R＝－Rg＝(－1)Rg

若电压表扩大量程的倍数n＝，则R＝(n－1)Rg. 3．规律总结

电压表的内阻RV＝＝Rg＋R，电压表量程越大，其分压电阻越大，电压表内阻RV 越大．通常不做特别说明，都认为电压表内阻无穷大．

有一个电流表G，内电阻Rg＝10 Ω，满偏电流Ig＝3 mA.要把它改装成量程为0～3 V的电压表，应

该串联一个多大的电阻？改装后电压表的内电阻是多大？

思路点拨：解答本题可以按照以下思路进行分析：

【解析】 电流表的满偏电压为：

UIgUUg

UUg

UIg

Ug＝IgRg＝3×10－3×10 V＝0.03 V

串联电阻需承担的电压为：

U′＝U－Ug＝3 V－0.03 V＝2.97 V

串联电阻的阻值：

U′2.97 VR＝＝＝990 Ω

Ig3×10－3 A

改装后的内阻为：

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Rv＝R＋Rg＝1 000 Ω.

【答案】 990 Ω 1 000 Ω

改装电压表的两个关键点

(1)将电流表改装为量程较大的电压表，需串联一个阻值较大的分压电阻．

(2)改装的电压表量程为电流表满偏电压的n倍，则需串联的分压电阻为表头内阻的n－1倍．

[针对训练]

1．把一只量程为10 mA、内阻为100欧的电流表改装成一只量程为10 V的电压表，则应该给这只电流表( )

【导学号：69682160】

A．串联一个阻值为900欧的电阻 B．串联一个阻值为100欧的电阻 C．并联一个阻值为900欧的电阻 D．并联一个阻值为100欧的电阻

10 VA [串联电阻R＝－100 Ω＝900 Ω.]

10 mA

2．如图3-4-5所示为一双量程电压表的示意图．已知电流表G的量程为0～100 μA，内阻为600 Ω，则图中串联的分压电阻R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.

图3-4-5

【解析】

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【答案】 4.94×10 1.0×10

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扩大电流表的量程 1．电流表改装的原理

图3-4-6

给小量程电流表并联一个分流电阻，就可以用来量度较大的电流，即扩大了电流表的量程，如图3-4-6所示． 2．分流电阻的计算

由并联电路的特点：IgRg＝(I－Ig)R 解得：R＝

IgRgRg

＝ I－IgI－1Ig

IIg

Rgn－1

. 因为电流扩大量程的倍数n＝，所以R＝

如图3-4-7所示，其中电流表A的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；

1

R1的阻值等于电流表内阻的2；R2的阻值等于电流表内阻的2倍，若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )

图3-4-7

A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A

思路点拨：①将1、2接入电路，将电流表量程扩大为原来的3倍． ②将1、3接入电路，将电流表改装成了电压表．

C [将接线柱1、2接入电路时，通过R1的电流是通过电流表的2倍，每一小格表示0.02 A＋0.04 A＝0.06 A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，通过R1的电流仍然是通过电流表的2倍，每一小格仍然表示0.06 A，选项C正确，选项D错误．]

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