初、高中电学衔接题（二）电表改装问题

新课标初、高中物理衔接教学研究材料十五：电学初高中衔接题（六）电表改装问题一、知识规律（1）初中物理认为电流表内阻为零，不讨论电流表内部电路；高中物理将并联分流这一原理应用导电表内部的结构分析，引入电表内阻、满偏电流等概念。电流表由小量程的电流表（表头）并联一个小电阻改装而成。设表头电阻是并联电阻的n倍，表头满篇电流为Ig,则改装后的量程为（n+1）Ig。（2）初中物理认为电压表内阻无穷大，不讨论电压表内部电路；高中物理将串联分压这一原理应用导电表内部的结构分析，引入电表内阻、满偏电压等概念。电压表由小量程的电流表（表头）串联一个大电阻改装而成。设表头电阻是串联电阻的n分之一，表头满篇电压为Ug,则改装后的量程为（n+1）Ug。二、例题探究例1、常用的电压表是由小量程的电流表G改装而成的。电流表G也是一个电阻，同样遵从欧姆定律。图甲是一个量程为0～3mA的电流表G，当有电流通过时，电流可以从刻度盘上读出，这时G的两接线柱之间具有一定的电压。因此，电流表G实际上也可以当成一个小量程的电压表。已知该电流表的电阻为Rg=10Ω.(1)若将这个电流表当成电压表使用，则刻度盘上最大刻度3mA处应该标多大的电压值?(2)如图乙所示，若将这电流表串联一个定值电阻R后，使通过G的电流为3mA时，A、B之间的电压等于3V，这样A．B之间(虚线框内)就相当于一个量程为0～3V的电压表(图丙)，求串联的定值电阻R的大小。【解析】（1）根据欧姆定律得：Ug=IRg=3×10-3×10V=0.03V（2）AB之间的电阻RAB==1000Ω因为Rg和R串联，所以R=RAB-Rg=(1000-10)Ω=990Ω例2、常用的电流表是由小量程的电流表G改装而成的．电流表G也是一个电阻，同样遵从欧姆定律．图甲是一个量程为0～6mA的电流表G，当有电流通过时，电流可以从刻度盘上读出，这时G的两接线柱之间具有一定的电压．已知该电流表的电阻为Rg=9.9Ω．

（1）若将这个电流表直接接入电路，该电流表的两接线柱之间允许加的最大电压是多少？

（2）如图乙所示，若将这电流表并联一个定值电阻R后，使通过G的电流为6mA时，A、B之间的总电流等于0.6A，这样A、B之间（虚线框内）就相当于一个量程为0～0.6A的电流表（图丙），求并联的定值电阻R的大小。【解析】（1）流过电流表的电流最大时，电流表两端的电压最大，

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

（2）流过电阻R的电流IR-I-IG=0.6A-0.006A=0.594A，

并联电阻的阻值R=例3、常用的大量程电流表是由小量程的电流表G改装而成的．电流表G也是一个电阻，同样遵从欧姆定律．图乙是一个量程为0～0.6A的电流表G，已知该电流表的电阻为Rg=1Ω．

（1）若将这个电流表改成大量程0～3A电流表使用，则指针最大刻度3A处电流表两端的电压是多少？

（2）如图甲所示，若将这电流表并联一个定值电阻R后，使通过G的电流为0.6A时，通过A、B之间的电流等于3A，这样A．B之间（虚线框内）就相当于一个量程为0～3A的电流表求并联的定值电阻R的大小．【解析】（1）当电流表指针指在最大刻度时，

电流表两个接线柱之间的电压为Ug=IRg=3A×1Ω=3V；

（2）当电流表改装成3A量程时，干路电流最大为3A，通过G的电流为0.6A时，

需要R支路分流IR=I总-Ig=3A-0.6A=2.4A，

所以R=例4、当加在白炽灯两端的电压与其额定电压相比变化不大时，可认为灯丝的电阻保持其正常工作时的电阻值不变．我们知道，在用电高峰期时，尤其是农村，家庭电路的白炽灯比正常发光时要暗些．(l）请你分析发生上述现象的原因．(2）一个标有“220V40W”的白炽灯泡，它正常工作时，灯丝电阻是多少？(3)若灯泡两端的实际电压只有210V，上述灯泡发光的实际功率是多少?【解析】（1）用电高峰期，干路中电流增大，导致线路分担电压过多，从而使得加在灯泡两端电压不足220V。（从线路上能量损耗的变化回答也可以）（2）R=（3）P实=材料十五：电学初高中衔接题（六）电表改装问题提升练习1．有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=15mA。现准备只接入一只电阻，将其改装成一个量程为0~45V的电压表。（1）请你画出改装后电压表的电路图；（2）计算出接入电阻R的阻值；（3）简述理由说明改装后的电表刻度是否均匀？2．实际测量中所使用的电流表是由小量程电流表改装而成的．图a中G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）Ig=3mA的电流表，其电阻Rg=10Ω，要把它改装为一个量程为3A的电流表（如图b），问：

（