广东省东莞市高中物理 第二章 电路 2.4 认识多用电表教案 粤教版选修31

1、2.4 认识多用电表教学目的: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。2、了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。3、理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。引言：串、并联规律的应用：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。一、电流表原理和主要参数主要结构是永磁铁和放入其中的可转动的线圈及固定刻度盘组成。1、表头构造和原理（从电路的角度看）：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。原理：磁场对通电导线的作用，是当线圈中通入电流时，线圈在磁场

2、力的作用下带着指针一起偏转。电流越大，偏转的角度越大，即指针偏角与电流强度i成正比，即ki 。其数值通过指针指示刻度盘上的刻度来确定。（刻度盘上的刻度是均匀的）2、电流表的主要参数：（1）满偏电流ig满偏电流ig：表头指针偏转到最大刻度时的电流。电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；表头的线圈准许通过的最大电流很小，一般不超过几十微安到几毫安，用ig表示。说明：如果通过表头的电流超过满偏电流ig，指针指不出示数，表头可能被烧坏。（2）表头的内阻rg表头的线圈电阻一般为几欧到几百欧，这个电阻值叫做表头的内阻，用rg表示。内阻rg：表头线圈的电阻叫做表头的内阻。说明每个表头都有它的满偏电流

3、ig和内阻rg，rg和ig是表头的两个重要参数。（3）满偏电压ug：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故ugigrg表头通过满偏电流时，加在它两端的电压，这个电压值叫满偏电压，用ug表示。满偏电流ig、内阻rg、满偏电压ug三者之间关系。据部分电路欧姆定律可知：ug=igrg因而若已知电表的内阻rg，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即电流表也是电压表，本质上并无差别，只是刻度盘的刻度不同而已。通过 “思考与讨论”加深这方面的认识。小结：表头g的满偏电压ug和满偏电流ig一般都比较小，测量较大的电压和较大的电流时，需要把小量程的表头g加以改装。电表的改装要抓住问题的症结所在，即表

4、头内线圈容许通过的最大电流(ig)或允许加的最大电压(ug)是有限制的。二、电表改装电压表和电流表改装的原理：分别为电路的串联分压原理和并联分流原理。电压表和电流表量程的定义：电压表的量程：当通过表头的电流为ig，表头两端的电压为ug时，指针指示的刻度盘的最大电压值。电流表的量程：当表头通过的电流为ig，指针指示的刻度盘上的电流的最大值.1、电流表改装成电压表改装前，如图1所示电压表改装中，如图2所示说明：由欧姆定律知：ug = igrg令电压表量程扩大的倍数为n则：n = u/ug -（1）由串联电路的特点得：u = igrg + igr -（2）联立（1）（2）解得：r =（n-1）rg

5、（r为分压电阻）即电压扩大量程的倍数为n时，需要串联的分压电阻r=（n-1）rg电压表改装后，如图3所示。说明：rv=rg+r、 u=ug+ur 此时指针指在刻度盘的 最大值，刻度盘上的每一个刻度都变为原来的n倍，需要重新标识。改装后的电压表的三个参数为：允许通过的最大电流i允=ig测量的最大电压（量程）为u=nug电压表的内阻为rv=nrg由改装后的电压表的分压电阻r=（n-1）rg可知，电压表的量程越大，其分压电阻越大，电压表的内阻越大。因此通常电路当中的电压表如果没有特殊的说明，则可以认为电压表内阻无穷大，也就是平时说的理想电压表。改画等效电路时，电压表相当于断路。如果知道电压表的内阻，

6、既可以把电压表当成一个能显示自身两端电压的大电阻，也可以当成电流表使用。但在分析由于电表的接入而引起的系统误差时，电压表是不能忽略其内阻的。改装电压表的校正：用改装的电压表与标准电压表并联后接入电路，从小到大依次进行校正，所以校正电路一定要选择分压式电路。如果在校正的过程中始终出现改装的电压表示数总是偏大，说明通过表头的电流过大，我们只要在分压电阻上串联一个很小的电阻就可以了。反之，示数偏小，只要在分压电阻上并联一个较大的电阻就可以了。2、电流表改装成电流表改装前，如图1所示电流表改装中，如图4所示说明：由欧姆定律知：ug = igrg令电流表量程扩大的倍数为n则：n = i/ig -（1）由

7、并联电路的特点得：igrg =（i-ig）r -（2）联立（1）（2）解得：r =rg/（n - 1） （r为分流电阻）即电流扩大量程的倍数为n时，需要并联的分流电阻r=rg/（n-1）电流表改装后，如图5所示。说明：ri=rrg /（rg+r）i=ig+ir 此时指针指在刻度盘的最大值，刻度盘上的每一个刻度都变为原来的n倍，需要重新标识。改装后电流表的三个参数为：允许加的最大电压u允=igrg测量的最大电流（量程）为i=nig电流表的内阻为ri=rrg /（rg+r）由改装后的电流表的分流电阻r=rg/（n-1）可知，电流表的量程越大，其分流电阻越小，电流表的内阻越小。因此通常电路当中的电流

8、表如果没有特殊的说明，则可以认为电流表内阻为零，也就是平时说的理想电流表。改画等效电路时，电流表相当于短路。如果知道内阻，既可以把电流表当成一个能显示通过自身电流的小电阻，也可以当成量程很小的电压表或用它改装成量程较大的电压表。但在分析由于电表的接入而引起的系统误差时，电流表是不能忽略其内阻的。改装电流表的校正：用改装的电流表与标准电流表串联后接入电路，从小到大依次进行校正，所以校正电路一定要选择分压式电路。如果在校正的过程中始终出现改装的电流表示数总是偏大，说明通过表头的电流过大，我们只要在分流电阻上并联一个很大的电阻就可以了。反之，示数偏小，只要在分流电阻上串联一个很小的电阻就可以了。三、

9、实例探究1、表头（g）改装成双量程电流表例1、如图所示，有一个表头g，满偏电流ig=500 ma，内阻rg=200 ，用它改装为有1 a和10 a两种量程的电流表，求r1、r2的阻值各为多大？解析：当公共端与1 a端接入电路时，量程为i1=1 a，当公共端与10 a端接入电路时，量程为i2=10 a。当公共端与1 a端接入被测电路时，电阻r1和r2串联，再与表头内阻rg并联。由并联电路中的电流分配关系可得：r1+r2=rg代入ig、i、rg的数值得r1+r2=200 当公共端与10 a端接入被测电路时，电阻r1与表头支路的电阻rg+r2并联。由并联电路的特点可知：ig（rg+r2）=（i2-i

10、g）r1代入ig、i2、rg的数值，可得r2+200 =19 r1由解得 r1=20 ， r2=180 说明对于i1=1 a的量程，g是它的表头，对于i2=10 a的量程，g与r2串联后相当于它的表头.2、表头（g）改装成双量程电压表例2、如图所示，有一个表头g，满偏电流为ig=1 ma，内阻rg= 100 ，用它改装为有5 v和50 v两种量程的电压表，求r1、r2的阻值各为多大？答案：r1=4.9 k，r2=49.9 k解析：当公共端与5 v端接入被测电路时，量程为u1=5 v，当公共端与50 v端接入被测电路时，量程为u2=50 v.由串联电路的电压分配关系可知：r1=4900 =4.9

11、 kr2=49900 =49.9 k2-4（2）、表头改装成欧姆表的原理一、教学目标（1）了解用伏安法测电阻，无论用“内接法”还是“外接法”，测出的阻值都有误差，懂得误差的产生是由于电压表的分流或电流表的分压作用造成的。（2）会根据给出的具体数据考虑选用什么规格的仪器。（3）知道欧姆表测电阻的原理。二、重点、难点1.重点是使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法，欧姆表和多用电表的制作原理。2.难点是误差的相对性，理解欧姆表和多用电表的制作原理。三、情感目标引导学生理解观察内容的真实性，鼓励学生寻查意外现象及异常现象所发生的原因。 培养学生细心操作、认真观察的习惯和分析实际问题的能力。四、

12、新课教学（一）复习引课师：我们上一节学习了闭合电路的欧姆定律，你们还记得它的内容和表达式吗？请廖世国同学来说一下。生：闭合电路中的电流与电源电动抛成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。表达式：（老师板书）师：很好。表达式中r表示什么呢？生：（齐）外电阻。师：外电阻指的是什么以外的电阻值？生：电源以外的电阻，内阻是电源的内电阻。师：前面我们还说过电流表和电压表的改装。如果要将一个小量程的电流表的量程扩大，那怎么办？生：只要并上一个电阻。师：会画电路吗？生：会。师：（板画电流表扩大量程电路如下后）并上的电阻是越大，电流表得到的量程越大，还是并上的电阻越小电流表得到的量程越在呢？为什么？生：并上小电

13、阻，得到量程越大。因为小电阻在并联电路中，分流作用大。师：很好。如果将一个电流表改装成电压表，又该怎么办？生：将它串上一电阻。（老师同时画出相应的电路）师：那串上的电阻大电压表得到量程大，还是串上小电阻，得到量程大呢？为什么？生：串上大电阻电压表得到的量程大。因为大电阻在串联电路中分压作用大。（二）进行新课1欧姆表的改装（过渡）师：在实验中，我们常要测定电路中的电流和电压，这个问题利用电流表和电压表一测就把问题解决了。可是，有时我们还想知道导体的电阻。同学们想一想，都有一些什么方法可以测得电阻的大小呢？生1：伏安法。在电路中测通过导体的电流和加在导体两端的电压再由求电阻生2：电阻定律法。测出导

14、体的长度和横截面积或直径，查表获得电阻率，再由求出电阻大小。师：很好。但是这两种方法都比较麻烦，我想如果有一个像电流表、电压表那样的仪器，可以直接测理，那就方便多了。能不能也用电流表改装一个欧姆表呢？下面我们一起做一道题，来了解欧姆表的工作原理。投影：如图电源的电动势e=1.5v,内阻r=0.5,电流表满偏电流ig=10 ma,电流表电阻7.5,a、b为接线柱.(1)用导线把a、b直接连起来,此时应把可变电阻r1调节为多少才能使电流表 恰好达到满偏电流?老师读题后，由罗风同学来解答：解：（1）由闭合电路欧姆定律，有师：如果把图中的电路当成一个欧姆表的话，此时在a、b两个接线柱间接了一个多大的电

15、阻？为什么？生：电阻为0，因为导线电阻近似为0。师：（投影）当电流表满偏时，外接电阻为0，因此我们把欧姆表两笔短接，调节滑动变动器的过程叫（板书）电阻调零，是欧姆表使用时必须的准备师：（追问）如果把电路中的表头的满偏电流值改成电阻值的话，那应该是多少？生：0（投影第二问）(2)调到满偏后保持r1的值不变,在a、b间接一个150的电阻r2,电流表指针指着多少刻度的位置?师：请肖利金同学上台来做。解：由闭合电路欧姆定律师：由于满偏电流是10ma,此时的电流是5ma,这两人刻度一个在最右边，一个在表头中间。此时在a、b接线柱间接的是150欧的电阻。电流为满偏电流的一半时,欧姆表的示数在表盘的中央，此

16、时所测的电阻常叫中值电阻。它与欧姆表的内阻有什么关系？生：它与欧姆表的内阻相等。师：（板书）r中=r欧内师：欧姆表的内阻有哪些组成部分？生：电源内阻，滑动变阻器的阻值及表头内阻。（投影第三问）(3)如果把任意电阻r接在a、b间,电流表读数i与r的值有什么关系? 老师与学生共同解答：代入数值后，得解出师：根据这个r-i的关系式，我们是否可以将电流表头的电流值全部改成电阻值，于是它便成了一个欧姆表了。值得一提的是，r-i的关系是正比的吗，是反比的吗？生：都不是。师：所以我们发现欧姆表的（板书）读数是不均匀。2、欧姆表（1）内部电路及组成投影图片1师：从左图中，我们给a、b两个接线柱加上两条长的表笔

17、，便得到了一个测量十分方便的欧姆表了。它的内部主要哪些组成部分呢？生：电源，电流表头，滑动变阻器。（2）表头读数的特点 投影图片2师：从这张图片中，我们可以看到欧姆表与其它表比较，有 什么不同的地方呢？生：a、零刻度在右边，左边为无限大b、刻度不均匀，左边密、右边稀疏师：正是由于刻度不均匀，我们发现指针在 左侧的误差明显增大，所以课本p64说只能“粗测导体的电阻”。3、欧姆表的读数投影图片3师：图中指针所指的位置各表示多大的读数。生：1：200欧，2：50欧，3：20欧，4：5欧。师：实际使用的欧姆表具有多个量程可以选择，有×10档、×100档、×1000档等，如

18、果实验中选择的是×100档，图示中各次的电阻分别为多少？生：以上面的基础上，再x100就可以了。师：实际使用中怎样确定欧姆表选择哪一档？怎样才能使测得电阻的阻值更精确？大家讨论一下。生讨论后得出：指针指在中间刻度附近，因为左侧误差大，右侧测量值太小。4、多用表（过渡）我们常常要在同一次实验中测得电流值，电压值或电阻值，能不能只用一块表解决问题呢？（1）最简单的多用电表我们一起来看看p65页“思考与讨论”，并请同学完成图2.8-4.需要说明的是,右侧框表示的是个选择开关，也说单刀多掷开关。请陈泓涵同学到台前来画上电路图。（学生板演如下）师：我们一起来看一下，陈设计师为大家设计这个三用表

19、，请问当选择开关置于1，2，3档时，分别测量什么呢？生：1档是电流档，2档是电压档，3档是欧姆档师：我还发现有同学（万超）把电流、电压表的量程扩大了，你知道他是怎样做到的吗？生：在电流表的下方并联一个电阻就可以了。师：这个电路就是一个最简单的多用电表。根据同一原理，我们可以增加它们的测量档位。（2）多用电表下面我们一起来做p65页的“说一说”师：左图中，哪些位置测电流，哪些位置测电压，哪些位置又是测电阻呢？生：1、2档测电流，3、4档测电阻，5、6档测电压。师：在测量电流和电压时两个位置中哪个位置的量程比较大?为什么？生：测电流，1档大，因为并联电阻更小；测电压，6档大，因为分压电阻大。同师：为什么题目中不问测电阻的量程哪个大呢？生：因为欧姆表的最大值都是无穷大。师：如果是3、4档是相同的电源和滑动变动器，你知道哪个档的中值电阻大吗？生：4档大。因为4档多了一个电阻，内阻大。（3）多用电表的使用注意事项a.使用前机械调零“指针定位螺丝”：让指针归0。b.不使用时，置于off档。c.使用电阻不同档都要先“电阻调零”（三）巩固应用练习：亮亮在一次实验中，组成了如下电路，但在开关闭