初、高中電學(xué)銜接題（二）電表改裝問題

新課標(biāo)初、高中物理銜接教學(xué)研究材料十五：電學(xué)初高中銜接題（六）電表改裝問題一、知識規(guī)律（1）初中物理認(rèn)為電流表內(nèi)阻為零，不討論電流表內(nèi)部電路；高中物理將并聯(lián)分流這一原理應(yīng)用導(dǎo)電表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分析，引入電表內(nèi)阻、滿偏電流等概念。電流表由小量程的電流表（表頭）并聯(lián)一個小電阻改裝而成。設(shè)表頭電阻是并聯(lián)電阻的n倍，表頭滿篇電流為Ig,則改裝后的量程為（n+1）Ig。（2）初中物理認(rèn)為電壓表內(nèi)阻無窮大，不討論電壓表內(nèi)部電路；高中物理將串聯(lián)分壓這一原理應(yīng)用導(dǎo)電表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分析，引入電表內(nèi)阻、滿偏電壓等概念。電壓表由小量程的電流表（表頭）串聯(lián)一個大電阻改裝而成。設(shè)表頭電阻是串聯(lián)電阻的n分之一，表頭滿篇電壓為Ug,則改裝后的量程為（n+1）Ug。二、例題探究例1、常用的電壓表是由小量程的電流表G改裝而成的。電流表G也是一個電阻，同樣遵從歐姆定律。圖甲是一個量程為0～3mA的電流表G，當(dāng)有電流通過時，電流可以從刻度盤上讀出，這時G的兩接線柱之間具有一定的電壓。因此，電流表G實際上也可以當(dāng)成一個小量程的電壓表。已知該電流表的電阻為Rg=10Ω.(1)若將這個電流表當(dāng)成電壓表使用，則刻度盤上最大刻度3mA處應(yīng)該標(biāo)多大的電壓值?(2)如圖乙所示，若將這電流表串聯(lián)一個定值電阻R后，使通過G的電流為3mA時，A、B之間的電壓等于3V，這樣A．B之間(虛線框內(nèi))就相當(dāng)于一個量程為0～3V的電壓表(圖丙)，求串聯(lián)的定值電阻R的大小?！窘馕觥浚?）根據(jù)歐姆定律得：Ug=IRg=3×10-3×10V=0.03V（2）AB之間的電阻RAB==1000Ω因為Rg和R串聯(lián)，所以R=RAB-Rg=(1000-10)Ω=990Ω例2、常用的電流表是由小量程的電流表G改裝而成的．電流表G也是一個電阻，同樣遵從歐姆定律．圖甲是一個量程為0～6mA的電流表G，當(dāng)有電流通過時，電流可以從刻度盤上讀出，這時G的兩接線柱之間具有一定的電壓．已知該電流表的電阻為Rg=9.9Ω．

（1）若將這個電流表直接接入電路，該電流表的兩接線柱之間允許加的最大電壓是多少？

（2）如圖乙所示，若將這電流表并聯(lián)一個定值電阻R后，使通過G的電流為6mA時，A、B之間的總電流等于0.6A，這樣A、B之間（虛線框內(nèi)）就相當(dāng)于一個量程為0～0.6A的電流表（圖丙），求并聯(lián)的定值電阻R的大小。【解析】（1）流過電流表的電流最大時，電流表兩端的電壓最大，

Ug=IRg=6mA×9.9Ω=6×10-3A×9.9Ω=5.94×10-2V，

（2）流過電阻R的電流IR-I-IG=0.6A-0.006A=0.594A，

并聯(lián)電阻的阻值R=例3、常用的大量程電流表是由小量程的電流表G改裝而成的．電流表G也是一個電阻，同樣遵從歐姆定律．圖乙是一個量程為0～0.6A的電流表G，已知該電流表的電阻為Rg=1Ω．

（1）若將這個電流表改成大量程0～3A電流表使用，則指針最大刻度3A處電流表兩端的電壓是多少？

（2）如圖甲所示，若將這電流表并聯(lián)一個定值電阻R后，使通過G的電流為0.6A時，通過A、B之間的電流等于3A，這樣A．B之間（虛線框內(nèi)）就相當(dāng)于一個量程為0～3A的電流表求并聯(lián)的定值電阻R的大?。窘馕觥浚?）當(dāng)電流表指針指在最大刻度時，

電流表兩個接線柱之間的電壓為Ug=IRg=3A×1Ω=3V；

（2）當(dāng)電流表改裝成3A量程時，干路電流最大為3A，通過G的電流為0.6A時，

需要R支路分流IR=I總-Ig=3A-0.6A=2.4A，

所以R=例4、當(dāng)加在白熾燈兩端的電壓與其額定電壓相比變化不大時，可認(rèn)為燈絲的電阻保持其正常工作時的電阻值不變．我們知道，在用電高峰期時，尤其是農(nóng)村，家庭電路的白熾燈比正常發(fā)光時要暗些．(l）請你分析發(fā)生上述現(xiàn)象的原因．(2）一個標(biāo)有“220V40W”的白熾燈泡，它正常工作時，燈絲電阻是多少？(3)若燈泡兩端的實際電壓只有210V，上述燈泡發(fā)光的實際功率是多少?【解析】（1）用電高峰期，干路中電流增大，導(dǎo)致線路分擔(dān)電壓過多，從而使得加在燈泡兩端電壓不足220V。（從線路上能量損耗的變化回答也可以）（2）R=（3）P實=材料十五：電學(xué)初高中銜接題（六）電表改裝問題提升練習(xí)1．有一個電流表G，內(nèi)阻Rg=30Ω，滿偏電流Ig=15mA?，F(xiàn)準(zhǔn)備只接入一只電阻，將其改裝成一個量程為0~45V的電壓表。（1）請你畫出改裝后電壓表的電路圖；（2）計算出接入電阻R的阻值；（3）簡述理由說明改裝后的電表刻度是否均勻？2．實際測量中所使用的電流表是由小量程電流表改裝而成的．圖a中G是滿偏電流（即小量程電流表允許通過的最大電流）Ig=3mA的電流表，其電阻Rg=10Ω，要把它改裝為一個量程為3A的電流表（如圖b），問：

（