高二物理 第三章 第4節(jié) 多用電表電路分析與設計知識精講 上科版選修3—1

用心 愛心 專心1 高二物理選修高二物理選修 3 3 1 1 第三章第三章 第第 4 4 節(jié)節(jié) 多用電表電路分析與設計上科版多用電表電路分析與設計上科版 本講教育信息本講教育信息 一 教學內(nèi)容一 教學內(nèi)容 選修 3 1 多用電表電路分析與設計 二 考點點撥二 考點點撥 本節(jié)課的相關內(nèi)容在高考的實驗考查中可以說是必考內(nèi)容 是需要重點掌握的內(nèi)容 三 跨越障礙三 跨越障礙 一 電表的改裝 1 電壓表的改裝 1 將滿偏電壓為 內(nèi)阻為的小量程電流表改裝成量程為 U 的電壓表 需要 g U g R 串聯(lián)一個大電阻 2 將量程為 內(nèi)阻為的小量程電流表改裝成量程為 U 的電壓表 量程擴大 g U g R 倍數(shù)為 需要串聯(lián)的電阻為 R串 n 1 g U U n g R 3 改裝后的電壓表內(nèi)阻很大 并聯(lián)在電路中時 可作斷路處理 2 電流表的改裝 1 將滿偏電流為 內(nèi)阻為的小量程電流表改裝成量程為的電流表 需要并 g I g RI 聯(lián)一個小電阻 2 將滿偏電流為 內(nèi)阻為的小量程電流表改裝成量程為的電流表 量程擴 g I g RI 大倍數(shù)為 需要并聯(lián)的電阻為 R并 g I I n 1 n Rg 3 改裝后的電流表內(nèi)阻很小 串聯(lián)在電路中時 可作短路處理 注意 電表的改裝原理屬于串并聯(lián)電路特點的應用 改裝電路的設計除要遵守串并聯(lián) 電路的規(guī)律之外 還要考慮電路的安全性和方便性 用心 愛心 專心2 注意 1 電表改裝的問題實際上是串并聯(lián)電路中電流 電壓的計算問題 只要把表 頭看成一個電阻即可 g R 2 無論表頭改裝成電壓表還是電流表 它的三個參量 是不變的 即 g U g I g R 通過表頭的最大電流并不改變 3 電表的校對 按圖所示的電路對改裝成的電表進行校對 校對時注意搞清楚改裝后電表刻度盤每一 小格表示多大的數(shù)值 4 電流表 電壓表在測量時對電路的影響 a 測電壓時 電壓表由于并聯(lián)在電路中 使整個電路的電阻減小 電壓表量程越大 內(nèi)阻越大 測量時對電路的影響越小 b 測電流時 電流表由于串聯(lián)在電路中 使整個電路的電阻增大 電流表量程越大 內(nèi)阻越小 測量時對電路的影響越小 注意 實際測量時 并不是所選電表的量程越大越好 如果電表量程太大 測量時指 針偏角就太小 讀數(shù)時誤差較大 所以使用時應選擇適當?shù)牧砍?既要確保所測電壓 電 流的最大值不超出儀表的量程 又要使測量時表針偏轉角的大小合適 二 測量電阻的方法 伏安法 1 測量原理 根據(jù)歐姆定律 用電壓表測出電阻兩端的電壓 用電流表測出通過電阻的電流 I U R 用心 愛心 專心3 從而求出電阻的測量方法叫伏安法 2 伏安法測電阻的兩種接法 如圖中 a 就是電流表的外接法 b 就是電流表的內(nèi)接法 伏安法測電阻是歐姆定律的具體應用 在測量時 若采用電流表外接 由于電壓表的 分流作用 電流表測出的電流比通過電阻 R 的電流要大一些 所以采用電流表外接法測電 阻計算出的電阻要比真實值小些 若采用電流表內(nèi)接 由于電流表的分壓 電壓表測出的 電壓比電阻 R 兩端的電壓要大一些 故采用內(nèi)接法所測的電阻比真實值要大一些 當時用外接法 測量值比真實值小 xV RR 當時用內(nèi)接法 測量值比真實值大 Ax RR 三 滑動變阻器的兩種接法 1 滑動變阻器的限流接法 限流電路如圖所示 其中滑動變阻器的作用是用來控制電路中的電流 移動滑動變阻 器的滑動觸頭 P 可以改變連入電路中的阻值 從而控制負載 R 中的電流大小 圖中滑動觸 頭滑至 B 端時 連入電路中的電阻值為最大值 此時電流最小 因此 在一些具體電路中 在閉合開關前 應使 P 移至 B 端 設電源電壓為 E 則負載電壓的變化范圍為 E 0 RR RE 2 滑動變阻器的分壓接法 分壓電路如圖所示 其中滑動變阻器的作用是用來調(diào)節(jié)負載 R 上的電壓 由電路分析 可知 連接方式為 AP 間的電阻與 R 并聯(lián) 然后與 PB 間的電阻串聯(lián) 因此當滑動觸頭由 A 向 B 移動時 加在 R 上的電壓逐漸增大 所以 在一些具體電路中 在閉合開關之前 應使 P 移到 A 端 此時 R 上的電壓為零 設電源電壓為 E 則負載電壓的變化范圍為 0 E 3 兩種接法的比較 限流接法起降壓 限流作用 分壓接法起分壓 分流作用 限流接法時 負載電壓 電流的調(diào)節(jié)范圍比分壓電路小 在同樣的負載電壓下 電路 消耗的功率比分壓電路小 4 滑動變阻器用分壓式還是限流式的選擇原則 用心 愛心 專心4 1 要求用電器的電壓從零開始可連續(xù)變化 只能選分壓式 2 題目所提供的實驗儀器 電表量程或電阻的最大允許電流不夠大 則應選分壓式 3 當變阻器電阻遠小于用電器電阻 即時 應用分壓式 此時 用電部 x RR 0 分可看成斷路 用電器電壓變化均勻 4 若無 1 2 中的問題 且差不多 分壓 限流都可以時 考慮到限流 x RR 和 0 時能耗小 應采取限流式 5 當有兩個變阻器供選擇 在滿足電壓 電流調(diào)節(jié)范圍的情況下 選小電阻 這樣 調(diào)節(jié)的電壓 電流變化就較均勻 移動相同的距離 阻值變化小 注意 滑動變阻器接入電路時 金屬桿的兩個端點不能同時接入電路 否則電流從 金屬桿流過而造成滑動變阻器短路 在限流電路中 一般變阻器上 下各有一個接線柱接入電路 分壓電路中變阻器上 電阻絲兩端的接線柱同時接入電路 而金屬桿兩端的接線柱只能有一個接入電路 典型例題典型例題 例例 1 某電流表內(nèi)阻為 200 滿偏電流為 2 mA 如按圖 a b 改裝成量 g R g I 程為 0 1A 和 l A 兩個量程的電流表 試求在圖 a b 兩種情況下 R1和 R2各為多少 解析 解析 當電流達到改裝后電流表的量程時 表頭的電流達到滿偏電流 按照并聯(lián)電 g I 路的有關知識進行求解 按圖 a 接法 量程為 0 1A 時 由并聯(lián)電路中電流跟電阻成反比可得 08 4 200 1021 0 102 3 3 1 1g g g R II I R 4 0200 1021 102 3 3 2 2g g g R II I R 按圖 b 接法 量程為 1 A 時 R2和串聯(lián)后與 Rl并聯(lián) g R 分別得 12 1 RIRRI ggg 1 0 21 RRIRI ggg 解得 R1 0 41 R2 3 67 通過本例可以學到改裝兩個量程的電流表的兩種方法 其中 b 圖接法比 a 圖接 法好 雖圖 a 接法中各分流電阻獨立 便于計算和調(diào)節(jié) 但萬一開關 S 接觸不良 沒有 接通 或測量時交換量程的過程中 電流全部流經(jīng)表頭 將把表頭燒壞 例例 2 將滿偏電流 300 內(nèi)阻未知的電流表改裝成電壓表并進行核對 g IA G 用心 愛心 專心5 1 利用如圖所示的電路測量電流表的內(nèi)阻 圖中電源的電動勢 E 4V 先閉合G S1 調(diào)節(jié) R 使電流表指針偏轉到滿刻度 再閉合 S2 保持 R 不變 調(diào)節(jié) 使電流表指 R 針偏轉到滿刻度的 讀出此時的阻值為 200 則電流表內(nèi)阻的測量值 3 2 R g R 2 將該表改裝成量程為 3 V 的電壓表 需 填 串聯(lián) 或 并聯(lián) 阻值 為 R0 的電阻 3 把改裝好的電壓表與標準電壓表進行核對 試畫出實驗電路圖和實物連接圖 解析 解析 將電阻箱與電流表 G 并聯(lián)后 由于并聯(lián)電阻比滑動變阻器的電阻小得多 可以 認為電路中電流不變 根據(jù)變阻箱與電流表 G 的電流關系求出電阻關系 校對電表要求各 個部分的電壓都要進行校對 需要采用分壓式接法 1 閉合 S2后 電流表 G 與并聯(lián) 流過電流表的電流為 則流過的電流 R 3 2 g I R 為 由并聯(lián)電路的分流特點知 3 g I 100 2 R Rg 2 將該表改裝為量程為 3 V 的電壓表 需串聯(lián)一個分壓電阻 R0 9900 10300 100103003 3 6 6 0 g gg I RI R 3 如圖 例例 3 如圖所示為用伏安法測定一個定值電阻阻值實驗所需的器材實物圖 器材規(guī)格如 下 用心 愛心 專心6 1 待測電阻 約 100 x R 2 直流毫安表 量程 0 20 mA 內(nèi)阻 50 3 直流電壓表 量程 0 3 V 內(nèi)阻 5 k 4 直流電源 輸出電壓 6 V 5 滑動變阻器 阻值范圍 0 15 允許最大電流 1 A 6 開關 1 個 導線若干 根據(jù)器材規(guī)格及實驗要求 在本題的實物圖上連線 解析 解析 先根據(jù)待測電阻確定電流表應選用內(nèi)接法還是外接法 然后分析實驗電路 確 定滑動變阻器的接法 限流式或分壓式接法 1 先確定采用電流表的內(nèi)接電路還是外接電路 不滿足內(nèi)接 2 50 100 A x R R 的要求 又 滿足電流表外接的要求 所以電流表應外接 50 100 5000 x V R R xV RR 2 再確定變阻器是采用限流式還是分壓式接法 若采用限流式 則滑動變阻器阻值達到最大時 電路中電流達到最小 已超過電流表量程 故必須采用滑動變阻器分壓式電路 mA RRR E I Ax 36 min 實驗電路和實物連線如圖所示 四 小結四 小結 本節(jié)主要是實驗的相關內(nèi)容 要注重在理解的基礎上記憶 要會舉一反三 五 預習導學 選修五 預習導學 選修 3 1 第三章第五節(jié)邏輯電路與集成電路第三章第五節(jié)邏輯電路與集成電路 1 邏輯電路是 2 在門電路中通常規(guī)定 斷 為 通 為 3 三種基本的門電路是 4 集成電路是 模擬試題模擬試題 答題時間 45 分鐘 1 一個電流表的滿偏電流 1 mA 內(nèi)電阻為 200 現(xiàn)要把它改裝成一個量程為 0 5 g I 用心 愛心 專心7 A 的電流表 則應在電流表上 A 并聯(lián)一個 0 4的電阻 B 串聯(lián)一個 0 4的電阻 C 并聯(lián)一個 200的電阻 D 串聯(lián)一個 200的電阻 2 關于電流表和電壓表 下列說法中正確的是 A 理想電壓表和電流表的內(nèi)阻不計 是因為它們都為零 B 理想電壓表和電流表的內(nèi)阻不計 是因為它們都極大 C 理想電壓表的內(nèi)阻極大 而理想電流表的內(nèi)阻為零 D 在電路中 理想電壓表可認為短路 理想電流表可認為開路 3 以下關于電流表和電壓表的說法正確的是 A 都是由電流表 G 與電阻并聯(lián)改裝而成的 B 都是由電流表 G 與電阻串聯(lián)改裝而成的 C 它們本身都有內(nèi)阻 且電流表內(nèi)阻很大 電壓表內(nèi)阻很小 D 電流表內(nèi)阻肯定比用來改裝的電流表 G 的內(nèi)阻小 而電壓表內(nèi)阻肯定比用來改裝 的電流表 G 的內(nèi)阻大 4 電流表 G 的內(nèi)阻為 用它測量電壓時 量程為 U 用它改裝成較大量程的電流 g R 表的內(nèi)阻是 RA 量程為 則這些物理量之間的關系正確的是I A B gA RR g R I U gA RR I U C D gA RR g R I U gA RR I U 5 一個電流表 刻度盤的每一小格代表 1 內(nèi)阻為 如果把它改裝成量程較大的A g R 電流表 刻度盤的每一小格代表 n 則A A 給它串聯(lián)一個電阻 阻值為 n g R B 給它串聯(lián)一個電阻 阻值為 n 1 g R C 給它并聯(lián)一個電阻 阻值為nRg D 給它并聯(lián)一個電阻 阻值為 1 nRg 6 將一塊內(nèi)阻為 600 滿偏電流為 50的電流表 G 改裝成量程為 0 6A 的電流表 A 應該 聯(lián)一個阻值為 的電阻 改裝后的電流表的內(nèi)阻為 7 有一個電壓表的量程為 3 V 內(nèi)阻為 900 由于沒有電流表 需要將其改裝成一 個量程為 0 6 A 的電流表 則應該 聯(lián)一個阻值為 的電阻 當用改裝好的電 流表去測某電流時 指針的讀數(shù)為 1 2 V 則對應的電流為 A 8 某待測電阻約為 100 直流毫安表 量程 0 10 mA 內(nèi)阻 50 直流電壓表 量程 0 3 V 內(nèi)阻 5 k 要準確地測量待測電阻的阻值 需要用 接法 測量值比真實 值偏 9 有下列器材 要用伏安法較準確地測定一個約幾十歐的電阻 假設電阻不隨溫度變化 備用器材有 A 電流表 0 0 6 A 內(nèi)阻 2 B 電壓表 0 15 V 內(nèi)阻 15 k 用心 愛心 專心8 C 滑動變阻器 0 200 D 蓄電池 12 V E 電鍵和導線 可采用的電路是圖中的 10 一個電壓表由電流表 G 和電阻 R 串聯(lián)而成 如圖所示 若在使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的 示數(shù)總比準確值稍小一些 采取下列哪種措施可以改進 A 在 R 上串聯(lián)一個比 R 小得多的電阻 B 在 R 上串聯(lián)一個比 R 大得多的電阻 C 在 R 上并聯(lián)一個比 R 小得多的電阻 D 在 R 上并聯(lián)一個比 R 大得多的電阻 11 電壓表 V1 V2是由兩個完全相同的 表頭改裝而成 兩改裝的電壓表的量程分別為 0 1 V 0 3 V 現(xiàn)將兩個電壓表串聯(lián)起來 接在電路中 如圖所示 則兩電壓表指針偏 轉的角度之比為 A 1 3 B 3 1 C 1 1 D 不能確定 12 用電壓表 V1和 V2分別測量圖中 a b 兩點間的電壓 讀數(shù)分別是 12 7V 和 12 3V 則下列結論中正確的是 A a b 兩點間的實際電壓略大于 12 7 V B a b 兩點間的實際電壓略小于 12 7 V C 電壓表 Vl的內(nèi)阻大于電壓表 V2的內(nèi)阻 D 電壓表 Vl的內(nèi)阻小于電壓表 V2的內(nèi)阻 13 一個電流表 G 的內(nèi)阻為 36 刻度盤上共有刻度 20 格 當通入 100 mA 的電流時 指針偏轉了 4 格 當該電流表 G 接入 4的分流電阻而改裝成電流表 A 時 其量程是 A 若接入 144的分壓電阻而改裝成電壓表 V 時 其量程是 V 14 有一只量程為 1 mA 的小量程電流表 刻度共 50 格 若給它并聯(lián)一個 0 01的電阻 則可將它改裝成一個量程為 1 A 的電流表 若要把這個量程為 1 mA 的電流表改裝成一個 量程為 10 V 的電壓表 應在電流表上串聯(lián) 的電阻 將這個電壓表接在某段電路上 指針偏轉 40 格 這段電路兩端的電壓是 V 用心 愛心 專心9 試題答案試題答案 1 A 解析 RIIRI ggg 4 0R 2 C 解析 電壓表電阻大相當于斷路 電流表內(nèi)阻小相當于短路 3 D 解析 電壓表改裝時串聯(lián)一個大電阻 總電阻變大 電流表改裝時