高中物理电表问题总汇一、 电表、电表的改装 1.灵敏电流表G (1)三个主要参数①内阻Rg:电流表线圈的电阻,大约几十欧到几百欧。
②满偏电流Ig:指针批转到最大刻度时的电流,大约几十微安到几毫安。
③满偏电压Ug:电流表通过Ig 时两端的电压,大约零点几伏。
(2)三个参数间的关系:由欧姆定律可知Ug=IgRg 注意:电表就是电阻。
2.电压表(1)电压表的改装电流表G 的电压量程Ug=IgRg ,当改装成量程为U 的电压表时,应串联一个电阻R 分去多余的电压U-Ug ,电阻R 叫分压电阻。
(2)电压表的内阻:Rv=Rg+R3.的电压量程Ug=IgRg ,当改装成量 的电流表时,应并联一个电阻R 分去多余的电流I-Ig ,电阻(2)电流表的内阻:R A =Rg ×R/(R+Rg) 4.电流表改装成欧姆表 ①原理:闭合电路的欧姆定律②如图1所示,当红、黑表笔短接时,调节R ,使电流表的指针达到满偏电流,此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。
这时有: ③当两表笔间接入电阻Rx 时,电流表的电流为:当Rx 改变时,Ix 随着改变,将电流表表盘上Ix 处表上对应的Rx 值,就构成了欧姆表。
④中值电阻:欧姆表的内阻即为中值电阻R 中=R 内=R+Rg+r 因Ix 与Rx 不是线性关系,欧姆表表盘刻度不均匀。
二、滑动变阻器的两种接法 1.限流接法 如图2所示。
用电器Rx 的电压调节范围:电路消耗的总功率为:EI 限流接法的选用原则:①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节, 只在小范围内变化,且待测电阻Rx 与R 接近时。
()g gg g U U U I R R U U R Ug -==-=GRIU gU GRIg U-UgRI-I g U G RIRG+-RE r红表笔 黑表笔RxG+-RE r红表笔黑表笔 图1(0)x ERxU E r Rx R ≤≤=+RP aS E图2②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时。
③两种方法都满足时优先选用限流接法。
2.分压接法 如图3所示①Rx 电压调节范围0≤Ux ≤E 。
②开关闭合前,P 应在a 端。
分压接法的选用原则:①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。
②待测电阻Rx 远大于R ,且要求电压变化范围较大时。
③采用限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx 的额定值或电表量程时。
三、电阻的测量1.伏安法测电阻 (1)原理:部分电路的欧姆定律。
(2)电流表外接法,如图4所示。
误差分析:适用时。
(3)电流表内接法,如图5所示。
误差分析:产生误差的原因:电流表A 分压。
适用于测大阻值电阻,即Rx 远大于R A时。
(4)内、外接法的选用原则 ①计算临界电阻:若Rx>R 0若Rx<R 0即大电阻,内接法;小电阻,外接法。
大内小外。
②试触法确定内外接法:在不知道R V 、R A 、R X 的大致值时,可用试触法,如图6所示触头分别接触a 、b 两点:若V 变化大,说明A 分压大,应用外接法;若A 变化大说明V 分流大,应用内接法。
例1:某同学欲测一电阻Rx 的阻值(约为300Ω)可供选择的仪器有:电流表A1,量程10mA;电流表A 2,量程0.6A;电压表V 1,量程3V;电压表V 2,量程15V ;电源电动势为4.5V 。
请同学们按图接好电路,闭合S 1后,把开关S 2拨至a 时,发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处;再把开关S 2拨至b 时,发现其中一个电表的指针偏转几乎不变,另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处;该同学在实验中所选电压表的量程为( )所选电流表的量程为()Rx 的测量值为( )。
2.安安法测电阻若电流表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用. (1)如图7所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知A 1的内阻R 1,则可测得A 2的内阻R 2=I 1R 1/I 2.(2)如图8所示,当两电表的满偏U A2》U A1时,A 1串联一电阻R 1,同样则可测得R 2的内阻R 2=I 1(R 1+R 0)/I 2. 3.伏伏法测电阻若电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。
V V X VA V X A VU R R U R R I R R I I =∠+-测真==V VAX A A AU U U R R R R I I -=+>测真==R 0R =1(1)如图9所示,当两电表的满偏电流接近时,如果已知V 1的内阻RR 2=U 2R 1/U 1.(2)如图10所示,当两电表的满偏电流I V2》I V1时,V 1并联一电阻R 阻为4.电阻箱或定值电阻当电表用 (1)电阻箱作电压表用,如图11所示:可测得电流表A 2的内阻R 2=(I 1-I 2)R/I 2图中电阻箱R可测得电压为(I 1-I 2)R (2)电阻箱作电流表用如图12所示,若已知R 及R V,则测得干路电流为:5.比较法测电阻如图13所示,值及A 1表、A 2可得Rx=I 2R 1/I 1.若考虑电表内阻的影响,则:I 1(Rx+R A1)=I 2(R 1+R A2) 6.替代法测电阻如图14所示,①S 接1,调节R 2,读出电流表示数为I ; ②S 接2,保持R 2不变,调节电阻箱R 1,使电流表示数也为I 。
由上可得:R X =R 1该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响,缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。
7.半偏法测电阻(1)半偏法测电流表内阻方法一:如图15所示,测电流表G 的内阻: ①将电阻箱R 的电阻调到0;②闭合S 调节R 0,使电流表G 达到满偏电流I 0;③保持R 0不变,调节R 使电流表G 示数为I0/2;④由上可得R G =R 注意:当R G 》R 0时,测量误差小,此方法适合测大阻值电流表内阻,且测量值偏大。
方法二:如图16所示测量电流表A 的内阻 ①断开S 2,闭合S 1,调节R 0,使A 表满偏为I 0; ②保持R 0不变,闭合S 2,调节R ,使电流表读数为I 0 ③由上得R A =R注意:当R 0》R A 时,测量误差小,此方法适合测小阻值电流表内阻,且测量值偏小。
电源电动势宜大一些。
(2)半偏法测电压表内阻方法一:如图17所示,测电压表V 的内阻:①闭合S,将电阻箱R 的电阻调到R 1时,测得电压表示数为U 1; ②调节电阻箱阻值为R 2,使电压表V 的示数为U 1/2; 由上可得R V =R 2-2R 1方法二:如图18所示,测电压表V 的内阻:①将滑动变阻器的画片P 滑到最右端,电阻箱R 的阻值调到最大;221110U R U U R R =+VU UI R R =+0E r=0②闭合S 1、S 2,调节R 0,使电压表示数指到满刻度;③打开S 2,保持R 0不变,调节R ,使电压表示数指到满刻度的一半; ④由上可得R V =R8.欧姆表测电阻,如图19所示: ①机械调零 ②选档 ③欧姆调零 ④测电阻Rx. ⑤改换档位 ⑥重新欧姆调零⑦测电阻注意:待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数,指针应指在表盘刻度的1/3~2/3的部分,否则需换挡,换挡后需重新欧姆调零。
9.消除电表内阻对测量结果的影响 例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,不论电表内接还是外接都存在系统误差,为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示,完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx 的表达式。
①先将S 1闭合。
②将S 2与1闭合,调节R ,读出电压表读数U 1,安培表读数I 1③———————————————————— ④根据上述测量结果,算出Rx =——————— 四、实物图连线要求:导线不能有交叉、分支,导线必须接在接线柱上;电表的正负极与电源的正负极不能接错。
例5.为了测量一个“12V 、5W ”的小灯泡的不同电压下的功率,给定了以下器材: 电源:12V ,内阻不计;电流表:0~0.6A ,0~3A ,内阻可忽略; 电压表:0~3V ,0~15V ,内阻很大;滑动变阻器;阻值范围0~20Ω,允许最大电流1A ; 开关一个,导线若干。
实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V 调到12V.① 请在右框中画出实验电路图.②按画出的电路图,在下面图3的实物图上连接.③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。
某次测量时,电流表指针位置如图5所示,电流表读数为 A ,此时小灯泡的实际功率为 W 。
练习:1.现有器材:电压表(量程3V ,内阻约几千欧),电压表(量程15V ,内阻约几十千欧),定值电阻(3.0kW ),滑动变阻器R (0~1750W ),直流电源(约6V ,内阻不计),开关、导线若干,要求利用这些器材测量电压表的电阻值.(1)在方框中画出实验电路图(2)用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达 式为r =________.式中各直接测得量的意义是: 2.用伏安法测定一个阻值约1k Ω的电阻,要求测量结果尽量准确. (1)下列器材中应选用的是________.(用字母代号表示)练习1图R 1R x2 AVS 2R 01S 1R 0RS 2V图18G+-RE r红表笔黑表笔欧姆调零G+-RE r红表笔黑表笔Rx测电阻图19A .电池组(6V ,内阻很小)B .电流表(0—10mA ,内阻10Ω)C .电流表(0—1mA ,内阻100Ω)D .电压表(0—3V ,内阻5k Ω)E .电压表(0—6V ,内阻10k Ω)F .滑动变阻器(0—20Ω,1A )G .滑动变阻器(0—200Ω,0.3A ) H .开关、导线(2)在方框中画出实验电路图。
(3)将实物连接成实验电路。
3.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,采用的仪器有:电源E (电动势6V ,内阻不计);额定电压4.0V 的小灯泡L ;电流表A (量程0.6A ,内阻约2Ω);电压表表V (量程5V ,内阻约15k Ω);滑动变阻器R (最大阻值15Ω);开关S ,导线若干。
实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。
I .在做实验时,连成的实物电路图如下: 请你指出上述实验电路图中的错误之处: ① ——————————————————— ② ——————————————————请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。
如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I —U 图象。
图象是一条曲线而不是直线的原因是 ;从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
4.使用万用电表欧姆挡测电阻时:①测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“∞”处;②每一次换档位,都要重新进行一次“欧姆调零”; ③在外电路,电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。