(新)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3-12
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教案1 沪科版选修3-1
3.4多用电表电路分析与设计【教学目标】1.通过对欧姆表的讨论，提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力，知道欧姆表侧电阻的原理。
2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点。
【知识梳理】要点一 欧姆表的原理和选挡1．原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可以直接读出电阻值，比用伏安法测电阻要方便得多．原理如图所示．调零时，I g ＝E R g ＋r ＋R ＝E R 内；测量时，I ＝E R 内＋R x. 只要将对应R x 值的电流刻度I 改为阻值R x ，即为欧姆表．注意 红表笔接欧姆表内部电源负极，而黑表笔接内部电源的正极．2．欧姆表的选挡从理论上讲，欧姆表可直接测量从零至无限大之间任何阻值的电阻，但由于面板刻度不均匀，使得在零值附近和无限大值附近很难准确地读出被测电阻的数值(测量误差很大)．一般来说，欧姆表刻度标尺长度的10%～90%之间为有效工作刻度．另外当R x ＝R 内，即在中值附近时，指针偏角Φ与R x 的关系比较接近线性，刻度较均匀，因此，在具体测量时，最好使指针位于中央附近，这就是选挡的依据．在使用欧姆表前，首先应估测待测电阻的大小，选择合适的挡位(通常按大量程向小量程挡位顺序选择)．如果选择的挡位不合适，则应重新换挡，若指针偏角较小，则应选择倍率高一挡的挡位，反之则选低一挡的挡位．要点二 多用电表使用的注意事项1．表盘面上“＋”“－”插孔表示直流电流挡、直流电压挡的正、负接线柱，因此，不管测什么，首先将红表笔插入“＋”插孔，将黑表笔插入“－”插孔．那么用直流电流挡、直流电压挡时，电流从红表笔流入，从黑表笔流出；用电阻挡时由原理图可知，红表笔连接的是表内电源的负极．黑表笔连接的是表内电源的正极，因此，电流还是从红表笔流入，从黑表笔流出．2．测量前，应把选择开关旋到相应项目的适当量程上，读数时要注意挡位与刻度盘的对应．直流电流挡、直流电压挡跟电流表和电压表的使用方法一样．要注意所选的量程应大于用电器两端电压的估计值和通过用电器电流的估计值．3．欧姆挡的使用需要注意以下几点：①选挡接着调零(选挡的原则：指针越接近中值电阻，读数越精确)；②换挡重新电阻调零；③示数要乘以倍率；④用完后将选择开关拨离欧姆挡，一般旋至交流电压最高挡或“OFF”挡上，长期不用时应把电池取出；⑤被测电阻要跟电源、其他元件分离.当堂检测一选择题1.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300A μ，内阻100g R =Ω.调零电阻最大值50R K =Ω，串联的固定电阻050R =Ω.电池电动势1.5E V =，用它测量电阻x R ，能准确测量的阻值范围是 A 、30K Ω～80K Ω B 、3K Ω～8K ΩC 、 300Ω～800ΩD 、30Ω～80Ω2.用多用电表测直流电压U 和测电阻R 时，若红表笔插入多用表的（＋）插孔，则( ) A.测U 时电流从红表笔流入多用表，测R 时电流从红表笔流出多用表B.测U 、R 电流均从红表笔流入多用表C.测U 、R 电流均从红表笔流出多用表D.测时U 电流从红表笔流出多用表，测R 时电流从红表笔流入多用表3.如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关至于欧姆档，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ；先用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断 （ ）Ａ．θ'=θ Ｂ．θ'＜θ Ｃ．θ'＞θ Ｄ．不能确定4. 用欧姆表测一个电阻R 的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度的正中间，可以确定 （ ）A.150R =ΩB. 1500R =ΩC. 1000Ω＜R ＜1500ΩD. 1500Ω＜R ＜2000Ω5.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只，性能均正常，外形十分相似.现将多用电表转换开关拨到R ×100Ω挡，分别测它们的正负电阻加以鉴别：测甲元件时，0.5R R K ==Ω正反；测乙元件时，0.5R K =Ω正，100R K =Ω反；测丙元件时，开始指针0R X R偏转到0.5KΩ，接着读数逐渐增大，最后停在100KΩ上.则甲、乙、丙三个元件分别是( )A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容课后练习与提高6.有一内阻未知（约25KΩ ~ 35KΩ）、量程未知（约25V ~ 35V），共有30个均匀小格的直流电压表○V．（1）某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30．A．请你将他们的实验电路连接起来．他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×_______”．B．在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为n，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式．（2）若在实验过程中测得该电压表内阻为30KΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度．标准电压表○V1：量程3V，内阻3KΩ电流表○A：量程0~3A，内阻未知滑动变阻器：总阻值1KΩ稳压电源E：30V，内阻不能忽略电键、导线若干A．在右边方框中画出实验电路图U= ______________．B．选用记录数据中任一组，写出计算量程的表达式g式中各字母的意义是：---------------------------------------------------------------------------. 7.使用中值电阻为25Ω（×1档）的多用电表测量两个定值电阻1R和2R，（已知1R和2R的阻值分别约为20Ω和30KΩ,在下列各项操作中选出尽可能准确地测量各阻值、并符合多用电表使用规则的操作：A.转动选择开关使其尖端对准“×1k”档B.转动选择开关使其尖端对准“×100”档D.转动选择开关使其尖端对准“×1”档。
高中物理 第三章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计素材2 沪科版选修3-1
3.4 多用电表电路分析与设计
大家知道，用电流表可以直接测电流，用电压表可以直接测电压．虽然“伏安法”可以测电阻，但需要的仪器很多、操作很麻烦，给科学实验、生产实践带来许多不便！有没有一个仪器直接可以测出电阻呢？这就是今天我们要学习的内容．．
有两只完全相同的电流表，分别改制成一只电流表和一只电压表，一位同学在做实验时误将这两只表(电流表和电压表)串联起来连接在电路中，则两只表上的指针可能出现下列哪些现象 ( )
A．两表指针的偏角相同
B．两表的指针都不偏转
C．电压表的指针有偏转，电流表的指针几乎不偏转
D．电流表的指针有偏转，电压表的指针几乎不偏转
答案：C
1．“调零”原理
当红、黑表笔短接时(图4－2－4甲)，相当于被测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使E/(r＋Rg＋R)＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在电流满偏处，定为电阻刻度的零点．因此，欧姆表的零刻度在表盘右端，r＋Rg＋R是欧姆表的内阻．
当红、黑表笔断开时(图4－2－4乙)，相当于被测电阻Rx＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是电阻刻度的“∞”点．。
3.4多表电表电路分析与使用-沪科教版选修3-1教案
3.4 多表电表电路分析与使用-沪科教版选修3-1教案前言在电力系统中，电能的计量是非常重要的一环。
电表作为电能计量的装置，同时也承载着电能计费和能效评价的任务。
多表电表电路分析与使用是本节课程的重点，对于课本和教案的学习和理解，可以结合实际情况进行深入探讨和思考，扩展知识面。
多表电表的功能及应用多表电表是一种特殊的电能计量装置，常用于对分家计量、分户计量、区域计量和合同能量监控等场合。
对于以上应用场合，需要采用多表计量方案，用各种电表对加载电器所消耗的电能进行分别计量，实现不同场合中的计量要求。
多表电表在应用中存在不足，即由于各电表监测量是分开计算的，无法直接得到统一电能量值。
但总的来说，其可行性及应用效果还是非常不错的。
多表电表电路的构成多表电表电路是由多个基本电路相互衔接构成的，以实现“分而治之”的目的，实现各项需求的计量。
多表电表电路的构成要素包括：电表、电流互感器、电压互感器、线路、开关装置以及计算器等。
下面分别进行详细介绍。
电表电表的作用是测量电流、电压以及功率因数等参数值，主要用来进行电量的计量。
需要说明的是，在多表电表中，电表数量不止一个，而是几个或更多个。
电流互感器和电压互感器电流互感器（简称CT）和电压互感器（简称PT）的作用是根据交流电的电流和电压，进行准确的测量与记录。
其主要作用是将高电压线路的电能计量由可观或可接触的低压侧行使。
线路多表电表相互衔接的电流、电压检测电路主要由电流互感器和电压互感器连接，以把高电压线路的测量信号转换成低电压线路的信号。
在多表电表中，线路的暂态特性给电路设计带来了一定难度，可能的耐压等级如下表所示。
线路电压等级暂态过电压等级10kV 60kV35kV 200kV110kV 550kV开关装置开关装置的作用是控制电路状态，包括开启、关闭或调整绝缘电阻。
计算器计算器主要的作用是将分别计量的电表计量值进行汇总，按照相应协议进行电能量计算。
多表电表的检测在多表电表的使用中，需要进行相应的检测。
3.4多表电表电路分析与使用-沪科教版选修3-1教案
3.4多表电表电路分析与使用-沪科教版选修3-1教案一、教学目标1.能正确理解多用电表的使用方法及原理。
2.能够正确操作多用电表量电值并读取数值。
3.能够应用多用电表检测一些基本电路的参数。
二、教学重点和难点1.教学重点：多用电表的使用方法及原理。
2.教学难点：多用电表的读取数值和应用电路参数测试。
三、教学准备1.教材：沪科教版选修3-12.工具：多用电表、电源、电阻器、导线等。
四、教学内容及方法1. 理论篇（1）电表的分类根据测量物理量的不同，可以将电表分为电压表、电流表和电阻表。
（2）多用电表原理多用电表是一种多功能电表，可以测量电流、电压和电阻，是一种非常实用的测试工具。
多用电表的原理是基于欧姆定律和电流表、电压表、电阻表原理而发展出来的。
它通过改变内部电路的连接方式，就可以实现三种不同的测试功能：电阻测量功能、电流测量功能和电压测量功能。
（3）多用电表的使用方法使用多用电表前，需要了解以下几点：1.选择相应的测试功能。
2.调节量程，保证测试的准确性。
3.接线正确，防止测量中发生电路短路现象。
在使用过程中，需要注意以下几点：1.防止过载，在测量过程中，应确认电源电压、电路接线是否正确，以防止过载现象的出现。
2.确认测量值，将测量结果记录下来，并与标准值比较，确认测量结果是否准确。
2. 实验篇（1）电路图电路图电路图（2）实验方法1.连接电路图中的电路，阅读电表上面的标志，将电表调至相应位置。
2.接入电源后，分别测量电路中电压、电流以及电阻的值，并记录下来。
3.对比记录的值和标准值，分析误差原因。
（3）实验记录利用多用电表测量实验电路中的电压、电流和电阻值，分别记录在下表中：序号电压（V）电流（A）电阻（Ω）1 12 0.5 242 6 0.3 203 9 0.4 22.5（4）实验分析通过计算实验得到的电压值、电流值和电阻值，可以得知实验中测量的数据结果比较正常，误差在可接受范围之内。
五、实验操作注意事项1.实验时先检查电路连接是否正确，防止短路现象的产生。
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
3.4 多用电表电路分析与设计1．多用电表测电压电路多用电表表头是一个小量程电流表，一般微安电流表的内阻R g 为几百欧姆到几千欧姆，它的满偏电流I g (指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。
由欧姆定律可知，它能承受的最大电压U g 仅为几毫伏到几十毫伏。
当把电流表改装为量程为U 的电压表时，应当串联一个电阻R ，该电阻起分压作用，因此叫分压电阻，U ＝U g ＋U R ，即 U ＝I g (R g ＋R )。
预习交流1两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表V 1、V 2，如将两表串联起来后去测某一线路的电压，则两只表( )。
A ．读数相同B ．指针偏转的角度相同C ．量程大的电压表读数大D ．量程大的电压表读数小 答案：BC2．多用电表测电流电路当把电流表改装成量程为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 ＝I g ＋I R ，即gg g IR I IR=+。
预习交流2表头改装成量程为I 的电流表后，指针满偏时流过表头的电流是否仍是I g ？用此电流表测量某电流时，若指针在满刻度的一半处，则读数是否为I g /2?答案：表头改装成电流表后，指针满偏时流过表头的电流仍是I g 。
将此改装表测量的电流读数应为I /2而非I g /2，因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。
一、将表头改装成电压表(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大？ (2)如何将表头改装成电压表？答案：(1)利用表头能够测量的最大电流是I g ，最大电压是U g ＝I g R g 。
(2)将表头改装成电压表①原理：表头G 的额定电压U g 较小，如果用于测电压，其量程太小，要想量度较大的电压，可以给电流表串联一个电阻R ，分担一部分电压，R 称为分压电阻，如图所示。
②分压电阻的计算 由串联电路的特点得：g ggU UR R R =+，解得：R ＝(1)g g U R U -。
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教案2 沪科版选修3-1-沪科
3.4多用电表电路分析与设计一、教材分析“多用电表〞是人教版高中物理选修3-1第二章第八节的内容，它是电流表、电压表改装学完后，研究欧姆表的改装问题，又是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。
二、教学目标1、知识目标(1)知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的，了解电流表(表头)的原理，知道什么是电流表满偏电流和满偏电压；(2)理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会用万用表测量电路元件上的电压、电流、电阻等电学量；(3)会用多用表判断二极管的质量和极性等；(4) 会用多用表查找电路故障。
2、过程与方法(1)通过多用电表原理的分析过程，认识物理学分析、研究实际问题的方法；；(2)经历学会使用多用电表的探究过程，认识科学探究的意义，认识物理实验在物理学发展过程中的作用。
3、情感态度与价值观通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，培养学生尊重客观事实、理论联系实际、实事求是的科学态度和人生观。
引导学生关心实际问题，获得成功的喜悦，立志于把所学物理知识应用到实际中去。
还要引导学生养成良好的生活习惯，爱护器材，节约能源。
三、教学重点难点重点：(1)将表头G改装成大量程电压表和电流表的原理，理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义；(2)学会使用多用电表。
难点：(1)理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义；(2)量程的选择。
〔3〕欧姆表刻度的确定四、学情分析1．知识基础分析：①掌握了闭合电路欧姆定律，并已熟练掌握了电路串并联的规律，会利用该定律列式求解相关问题。
②掌握了电流表改装成大量程电流表和电压表的原理和刻度方法。
2．学习能力分析：①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。
②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。
高中物理 第三章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计素材1 沪科版选修3-1
3.4 多用电表电路分析与设计
一、多用电表的功能及构造
1．功能：多用电表也叫“万用表”，是一种集测量交流与直流_电压___、____电流___和_电阻____等功能于一体的测量仪器，它具有用途多、_量程广_____、____使用方便_____等特点．
2．构造：多用电表的核心是一只直流灵敏__电流计____ _G_，即“表头”．表头与电阻_串联___组成测直流电压的电路，与电阻__并联__组成测直流电流的电路，实质上是利用了电阻的__分压__和__分流__原理．
二、多用电表电阻挡原理
1．多用电表测量电阻的设计原理是_闭合电路欧姆定律_____，如图4－2－1所示，其中R为可变电阻称为_调零___电阻．
2．当红、黑表笔直接接触时，被测电阻Rx＝0，调节R值使电流计的指针达到满偏，
即Ig＝
E
R＋R
g
＋r
，
所以电流表满刻度处为电阻的__零点___，如图4－2－2甲．
3．当红、黑表笔断开时，相当于被测电阻Rx＝∞__.电流表指针指零，所以电流表零刻度处是电阻的“_∞___”位置．如图乙．
4．当红、黑表笔间接入某一电阻R
x 时，电流表中的电流I＝
E
R＋R
g
＋r＋R
x
，因调零
后R＋R
g ＋r保持不变，所以R
x
与I一一对应．若在电流表刻度盘上直接标出与I相
对应的R
x 值，就可以从刻度盘上直接读出R
x
值了．如图4－2－2丙．。
沪科版高中物理第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
3.4 多用电表电路分析与设计[先填空]1．多用电表的表头2．电路设计(1)电阻组成：由表头和分压电阻组成．图341(2)分压电阻的确定：根据串联电路的特点U＝U g＋U R，即U＝I g(R g＋R)可得R＝UI g－R g.[再判断]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．(×)[后思考]电流计是根据可动线圈的偏转量来测量微弱电流或电流函数的仪器，如图342所示．电流计可以用来测电压吗？测量电压时，为什么要进行改装？图342【提示】 若知道了电流计的内阻R g ，由U ＝IR g 知，其两端电压与电流成正比，故可用来测电压，但量程较小(U g ＝I g R g )，一般不用来测电压．要测较大的电压，必须增大电流计的内阻，所以要给电流计串联分压电阻．[合作探讨]探讨1：多用电表中测电压的电路主要由什么元件组成？ 【提示】 由表头和分压电阻组成．探讨2：如果分压电阻是表头电阻的n 倍，则可以将电表测电压的量程扩大到原来的多少倍？【提示】 扩大到n ＋1倍． [核心点击] 1.电路原理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343所示．图3432．分压电阻的计算由串联电路的特点U ＝I g R g ＋I g R 解得：R ＝UI g －R g ＝(U U g－1)R g .若电压表扩大量程的倍数n ＝U U g，则R ＝(n －1)R g . 3．规律总结电压表的内阻R V＝UI g＝R g＋R，电压表量程越大，其分压电阻越大，电压表内阻R V越大．通常不做特别说明，都认为电压表内阻无穷大．1．电流表的内阻是R g＝200 Ω，满刻度电流值是I g＝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( )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【解析】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＝UI g －R g＝3500×10－6Ω－200 Ω＝5800 Ω.【答案】 C2．如图344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344【解析】【答案】 4.94×104 1.0×1053．有一个电流计G，内电阻R g＝10 Ω，满偏电流I g＝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？【解析】电流计的满偏电压为：U g＝I g R g＝3×10－3×10 V＝0.03 V串联电阻需承担的电压为：U ′＝U －U g ＝3 V －0.03 V ＝2.97 V串联电阻的阻值：R ＝U ′I g ＝ 2.973×10－3Ω＝990 Ω改装后的内阻为：R V ＝R ＋R g ＝1 000 Ω.【答案】 990 Ω 1 000 Ω[先填空]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 ＝I g ＋I R ，即I ＝I g ＋I g R gR.图3452．分流电阻的计算R ＝I g R gI －I g. [再判断]1．多用电表测电流的电路表头应和适当的电阻并联．(√)2．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．(√)3．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．(×) [后思考]1．多用电表测电压的电路和测电流的电路有什么不同？【提示】 测电压的电路是将表头和分压电阻串联，测电流的电路是将表头和分流电阻并联．2．分压电阻和分流电阻阻值的大小有什么特点？【提示】 分压电阻阻值一般较大，分流电阻阻值一般很小．[合作探讨]如图346所示为一个满偏电流为3 mA，电阻为100 Ω的表头．图346探讨1：现在欲用它作为电压表测量3 V的电压，能直接测量吗？若不能，应采取什么措施？【提示】不能．因表头的满偏电压U g＝I g R g＝0.3 V，不能直接测量3 V的电压，应给表头串联一个为2700 Ω的分压电阻．探讨2：现在欲用它作为电流表测量6 mA的电流，应采取什么措施？【提示】应并联一个阻值为100 Ω的电阻．[核心点击]电表的改装问题，实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，具体分析见表：压表4．(多选)如图347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347A ．若开关S 1和S 2都闭合，它是一个电压表B ．若开关S 1和S 2都闭合，它是一个电流表C ．若开关S 1和S 2都断开，它是一个电流表D ．若开关S 1和S 2都断开，它是一个电压表【解析】 当S 1、S 2都闭合时，R 1被短路，R 2和表头并联，为电流表电路，A 错误，B 正确．当S 1、S 2都断开时，R 2被断路，表头和R 1串联，为电压表电路，C 错误，D 正确．【答案】 BD5.一量程为0.6 A 的电流表，其刻度盘如图348所示，若此电流表的两端并联一个电阻，其阻值等于该电流表内阻，使其成为一个新的电流表，则新电流表的量程为________，用新电流表去测电流时，指针如图所示．电路中的电流为________．图348【解析】 并联电阻等于电流表的内阻，当电流表满偏时，通过并联电阻的电流也是0.6 A ，故整个并联电路的总电流为1.2 A ，即为新电流表的量程．指针的示数为1.00 A.【答案】 1.2 A 1.00 A6．有一个电流计G ，内电阻R g ＝10 Ω，满偏电流I g ＝3 mA.要把它改装成量程为0～3 A 的电流表，应该并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？【解析】 法一：电流计两端的电压为：U g ＝I g R g ＝3×10－3 A×10 Ω＝0.03 V分流电阻分担的电流为：I R ＝I －I g ＝3 A －3×10－3 A ＝2.997 A由欧姆定律得分流电阻的阻值为：R ＝U g I R ＝0.03 V 2.997 A≈0.01 Ω并联后的总电阻为：R A ＝I g R gI＝0.01 Ω. 法二：电流表的扩大倍数为n ＝3 A3 mA ＝1 000需并联的电阻为R ＝R gn －1＝0.01 Ω改装后电流表的内阻为R A ＝I g R gI＝0.01 Ω. 【答案】 0.01 Ω 0.01 Ω电表改装问题的三点提醒(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量U g、I g、R g是不变的，即通过表头的最大电流I g并不改变．(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻R g即可，切记通过表头的满偏电流I g是不变的．(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流．。
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3.4 多用电表电路分析与设计
1．多用电表测电压电路
多用电表表头是一个小量程电流表，一般微安电流表的内阻R g 为几百欧姆到几千欧姆，它的满偏电流I g (指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。
由欧姆定律可知，它能承受的最大电压U g 仅为几毫伏到几十毫伏。
当把电流表改装为量程为U 的电压表时，应当串联一个电阻R ，该电阻起分压作用，因此叫分压电阻，U ＝U g ＋U R ，即 U ＝I g (R g ＋R )。
预习交流1
两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表V 1、V 2，如将两表串联起来后去测某一线路的电压，则两只表( )。
A ．读数相同
B ．指针偏转的角度相同
C ．量程大的电压表读数大
D ．量程大的电压表读数小 答案：BC
2．多用电表测电流电路
当把电流表改装成量程为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 ＝I g ＋I R ，即g g
g I
R I I R
=+。
预习交流2
表头改装成量程为I 的电流表后，指针满偏时流过表头的电流是否仍是I g ？用此电流表测量某电流时，若指针在满刻度的一半处，则读数是否为I g /2?
答案：表头改装成电流表后，指针满偏时流过表头的电流仍是I g 。
将此改装表测量的电流读数应为I /2而非I g /2，因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。
一、将表头改装成电压表
(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大？ (2)如何将表头改装成电压表？
答案：(1)利用表头能够测量的最大电流是I g ，最大电压是U g ＝I g R g 。
(2)将表头改装成电压表
①原理：表头G 的额定电压U g 较小，如果用于测电压，其量程太小，要想量度较大的电压，可以给电流表串联一个电阻R ，分担一部分电压，R 称为分压电阻，如图所示。
②分压电阻的计算 由串联电路的特点得：
g g
g
U U
R R R =
+，解得：R ＝(1)g g U R U -。
若电压扩大量程的倍数n ＝
g
U
U ，则R ＝(n －1)R g 。
为使用方便，实验室中的电压表通常有两个量程，如图所示为表头G 改装成两个量程0～3 V 、0～15 V 的电压表的电路图，问：
(1)公共端A 应该接正接线柱还是负接线柱？图中使用A 、B 两接头时是哪一个量程？ (2)已知R 2是阻值为24 kΩ的电阻，表头G 的内阻为500 Ω，则R 1的阻值和灵敏电流表的满偏电流各是多少？
答案：(1)负接线柱 0～3 V 量程 (2)5.5 kΩ
解析：(1)因为电压表使用时电流从正接线柱流进、负接线柱流出，公共端A 应该接负接线柱。
图中使用A 、B 两接头时，R 1作为分压电阻，接A 、C 两头时，R 1和R 2串联作为分压电阻，根据串联电路电压分配与电阻成正比，使用A 、B 两接头时是小量程，即0～3 V 量程。
(2)设电流计的满偏电流为I g ，内阻为r g ，则应有： 3 V ＝I g (r g ＋R 1)
15 V ＝I g (r g ＋R 1＋R 2)
联立可得R 1＝5.5 kΩ，I g ＝0.5×10－3
A ＝500 μA。
电压表是由小量程电流表串联大电阻改装而成的，因此电压表的内阻都
比较大，通常量程越大，内阻也越大。
在有些问题中我们把电压表的电阻视做无穷大，即为理想电压表，这种电压表的接入对原电路无影响。
但在有些问题中，电压表只能作为大电阻处理，这时电压表的接入将影响原来的电路。
二、将表头改装成大量程电流表
如何将小量程的表头改装成大量程的电流表？
答案：(1)原理：要量度比较大的电流，可以给电流表并联一个分流电阻，即扩大了电流表的量程，如图所示。
(2)分流电阻的计算
由并联电路特点得：(I －I g )R ＝I g R g ，即R ＝
I g
I －I g
R g ＝
1
I I g
－1R g 。
若电流表扩大量程的倍数n ＝I I g ，则R ＝
1
n －1
R g 。
有一只量程为1 mA 的电流表，刻度盘共有50格，若给它并联一个0.01 Ω的电阻，则可将它改装成一个量程为1 A 的电流表。
若要把这个量程为1 mA 的电流表改装成一个量程为10 V 的电压表，应在电流表上串接一个________Ω的电阻。
将这个电压表接在某段电路上，指针偏转40格，这段电路两端的电压是________ V 。
答案：9 990 8
解析：将电流表并联一分流电阻，可改装成一较大量程的电流表，设量程为I ，则 I g R g ＝(I －I g )R ，得
R g ＝I －I g I g R ＝1－1×10－3
1×10
－3×0.01 Ω＝9.99 Ω。
将电流表改装成电压表，则需串联一分压电阻，设为R ，则
U ＝I g (R g ＋R )，得R ＝U
I g
－R g ＝9 990 Ω。
当电压表指针偏转40格，按比例这段电阻两端电压U ＝0.8×10 V＝8 V 。
(1)电表改装之后，表头的三个参量I g 、U g 和R g 是不变的，量程发生了
变化是因为有电阻分了电压或电流。
(2)电表的改装本质上是电阻的串、并联问题，进行计算时只要把表头G 看成一个电阻R g 即可，切记通过表头的满偏电流I g 是不变的。
1．把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是( )。
A ．改装的原理是串联电阻有分压作用
B ．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了
C ．改装后原电流表自身的电阻也增大了
D ．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不可能增大 答案：AD 2．用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为0～5 V 和0～10 V 的电压表，串联后接在12 V 的电压上，则( )。
A ．两表的电压示数相同，均为6 V
B ．两表头的指针的偏角相同
C ．两表头的指针的偏角不相同
D ．两表的电压示数不同 答案：BD
解析：由于两个电压表是用相同的电流表改装的，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，所以其示数是不同的。
3．将量程为3.0 V 、内阻为10 kΩ的电压表，改装成量程为30 V 的电压表，应________联________的电阻。
答案：串 90 kΩ
解析：要想增大电压表量程，就应在电压表上串联分压电阻R ，使得表头的分压减小，从而增大量程。
U g ＝3.0 V ，R g ＝10 kΩ，改装后量程U ＝30 V 。
需串联的分压电阻为R 。
由I g R ＋I g R g ＝U 得，
R ＝U I g －R g ＝(U I g R g －1)R g ＝(U
U 0
－1)R g ＝90 kΩ。
4. 如图所示，一量程为0～100 μA 的电流表，内阻为100 Ω，表盘刻度均匀，现串
联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表，则该电压表的量程是________ V 。
用它来测量电压时，表盘指针位置如图所示。
此时电压表的读数大小为________V 。
答案：0～1 0.80
解析：灵敏电流表与一较大的电阻串联即可改装为量程较大的电压表。
根据R ＝U －I g R g
I g
有：
U ＝I g R ＋I g R g ＝10－4×(100＋9 900)V ＝1 V 。
此时指针所表示的电压为0.80 V 。
5．一个电流表的电阻R A 为0.18 Ω，最大最程为10 A ，刻度盘分为100个刻度。
现将其最大量程扩大为100 A ，需________联一个________ Ω的电阻，此时刻度盘每个刻度表示________A ；新的电流表的内阻为________ Ω。
答案：并 0.02 1 0.018
解析：扩大电流表的量程需并联电阻。
因I A R A ＝(100 A －I A )R ，R ＝I A R A
100 A －I A ＝10×0.18100－10
Ω＝0.02 Ω。
新电流表的内阻R ′＝
R ·R A
R ＋R A
＝0.018 Ω。