电表改装系列中考专题优质资料

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(2021-07-0209:17:01)转载▼标签：

转载原文地址：电表改装系列中考专题邾永辉近几年，安徽省中考中电学压轴题都涉及到电源、电流表、电压表的内阻等电学一系列计算，命题明显向高中物理的一些知识靠拢。因而本人认为在复习冲刺中很有必要和学生探讨电流表、电压表的改装知识，一方面符合安徽省中考的命题趋势，另一方面也能让学生真正掌握串联电路、并联电路的分压、分流的特点，使学生能学以致用。电流表和电压表都是由灵敏电流计加电阻组装而成的。它们都是根据电流的磁效应制作的。表内都有一个磁铁和一个导电线圈，通电后，在磁铁的作用下会旋转。通过的电流越大，所产生的磁力越大，表的指针摆动幅度越大。这就是电流表、电压表的表头部分。因为灵敏电流计，允许通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小，所以，要使电流表和电压表能测实际电路中的电流和电压，就必须并联或串联一定阻值的电阻，已起到分流或分压的作用。一、改装电流表：

电流表是将灵敏电流计与一个阻值较小的电阻并联，并联的电阻起到分流作用。这样，就会使大部分电流通过并联的电阻，小部分电流经过表头。而并联的电阻的阻值R1，可根据灵敏电流计的线圈阻值R、灵敏电流计最大量程I、电流表最大量程I1来计算。计算公式是：R1=R/[(I1/I)-1]。1、将一灵敏电流计改装成电流表：如图所示,将一灵敏电流计改装成电流表。若电流计的满偏电流Ig=200μA,内阻Rg=100Ω,则R1与R2的大小分别是:

A.R1=30.625Ω

R2=22.5Ω

B.R1=22.5Ω

R2=30.625Ω

C.R1=53.125Ω

R2=8.125Ω

D.R1=8.125Ω

R2=53.125Ω分析：当接公共和2接线柱（量程是1mA

时），R1、R2串联后与Rg并联，则有

Ig×Rg=(1×10-3-

Ig）（R1+R2），即20×10-6×102=（1×10-3-20×10-6）（R1+R2）当接公共和1接线柱（量程是10mA

时），Rg、R2串联后与R1并联，则有Ig×（Rg+R2）=（10×10-3-

Ig）R1，即20×（102+

R2）=（10×10-3-20×10-6）R1通过上述内容列一组满偏值方程得：R1=30.625Ω

R2=22.5Ω故答案为

A

2、将两个相同的灵敏电流计改装成量程较大的电流表A1和A2，A1的量程是0.6A，A2的量程是3

A。测得灵敏电流计的内阻为Rg=200Ω，表头显示其满偏电流为Ig=1mA。(1)要完成电流表A1的改装，需要给灵敏电流计_

__联一个阻值为___

__Ω的电阻。(2)将电流表A1、A2改装成功后，一位同学欲进行以下操作，则将会看到的实验现象是：若将两表串联起来接入电路，A1指针偏角______A2指针偏角（填大于、小于、等于），若将两表并联起来接入电路，A1指针偏角____A2指针偏角（填大于、小于、等于）。（1）并联；0.33

(2)大于

等于

二、改装电压表：

电压表是将灵敏电流计与一个阻值较大的电阻串联，串联的电阻起到分压作用。这样，即使两端加上比较大的电压，大部分电压都加在串联的大电阻上，表头上的电压就会很小。而串联的电阻的阻值R，可根据公式：U=Ig(Rg+R)来计算（其中，U为电压表最大量程、Rg为表头的内阻、Ig为满偏电流、R为应串联的电阻）。1、实验室常用的双量程电压表的电流表改装而成的。图甲是一个量程为0～6mA的电流表，其内阻为RG=10Ω。在电路中，我们可以把小量程的电流表看成一个定值电阻RG与能显示电流的表盘G串联在一起（如图乙），同样遵从欧姆定律。当有电流通过时，电流可以从表盘G上读出，这时两接线柱A、B之间有一定的电压，此时小量程电流表实际上也可以当成一个小量程的电压表。（1）如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻RA后，在A、B之间就相当于一个量程为0～3V的电压表，求串联的定值电阻RA的大小。（2）若将这电流表改为量程0～15V的电压表，求再串联的定值电阻RB大小。分析解答：如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻RA后，在A、B之间就相当于一个量程为0～3V的电压表，此时就相当于把A、B分别接在电压为3V的电源上，Rg与RA串联在电路中，电流表G满偏,

故:R总1=RA+Rg

而由欧姆定律可知：I总1=U总1/R总1=U总1/(RA+Rg)代入数据：6mA=3V/(RA+10Ω)解得：RA=490Ω

如图丙所示，同理，若将这电流表串联一个定值电阻RA，再串联一个定值电阻RB后，在A、C之间就相当于一个量程为0～15V的电压表，此时就相当于把A、C分别接在电压为15V的电源上，Rg与RA、RA串联在电路中，电流表G满偏。同理可得：I总2

=U总2/R总2=U总2/(RA+RB+Rg)代入数据：6mA=15V/(490Ω+RB+10Ω)解得：RB

=2000Ω

2、如图所示，电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成．某同学在使用中发现一块电压表的读数总比真实值偏小一些，若要调准，可采用的措施是（）A．在电阻R上并联一个比其小得多的电阻B．在电阻R上并联一个比其大得多的电阻C．在电阻R上串联一个比其小得多的电阻D．在电阻R上串联一个比其大得多的电阻解：电压表由表头G和电阻R串联而成，发现此电压表的读数比准确值稍微小一些，说明加上相同电压时，要使电流适当大些，故需要略微减少电阻R的值，可以与电阻R并联电阻实现，但电压表的读数比准确值稍微小一些，故并联电阻要比R大得多，故ACD错误，B正确。3、一个电流表的满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=500Ω，要把它改装成一个量程为3V的电压表，则（）A．应在电流表上再串联一个阻值为3kΩ的电阻B．应在电流表上再并联一个阻值为3kΩ的电阻C．改装后的电压表内阻是500ΩD．改装后的电压表内阻是3kΩ解：改装成电压表要串联电阻的RX：则Ig（Rg+Rx）=U

即：1×10-3A(500Ω+Rx）=3V

解得：Rx=2500Ω

故选：D补充：改装欧姆表：1、

小明同学展示了自己的小制作的原理（如图所示），内由电压恒定的电源和一个定值电阻R1串联组成，电源内阻不计，只露出两个接线柱A、B。若将一电流表直接接在A、B两接线柱上，电流表的示数为2.0A；若将一只阻值为12Ω的定值电阻R2与电流表串联后接在A、B两接线柱上，电流表的示数为0.5A。求：（1）电源电压和电阻R1的阻值；（2）如果利用这个装置，和一个量程为0～0.6A、最小刻度为0.02A的电流表，改装成一个欧姆表，则R1的阻值应该换成一个阻值为多大的电阻？这个装置测量电阻的范围是多少？分析解答：(1)U=8V

R1=4Ω

（过程略）(2)欧姆表测电阻应该从零开始，即当R=0时，I最大=0.6A∴R1=U/I=8V/0.6A=13Ω

电路中最小电流应该是电流表的一小格代表的数值，否则无法显示数值，求出这时的总电阻，即R=U/I=8V/0.02A=400Ω

待测电阻R2=R-R1=400Ω-13Ω=387Ω所以测量范围是0～387Ω

2、下图是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电压U＝1.5V，经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标____Ω，1mA刻度处应标_____Ω。分析：电压1.5V、3mA的时候标度为零，即外加电阻为零，内带电阻为R1，R1=1.5V/0.003A=500Ω，∵总电阻=外加电阻+内带电阻∴2mA的时候总电阻1.5V/0.002A=750Ω，则外加电阻=750-

R1=750Ω-500Ω=250Ω∵1mA的时候总电阻1.5V/0.001A=1500Ω，∴外加电阻=1500-R1=1500Ω-500Ω=1000Ω3、拓展：欧姆表的刻度不均匀，且随电阻Rx增大刻度变密

。课程编号课程编号得分教师签名批改日期深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：改装电表学院：医学院指导教师：报告人：组号：学号实验地点实验时间：提交时间：实验目的：1.了解电表改装、校准的原理和方法。2.学会工程技术应用中理论值与实际值的联系。3.学会标定电表等级。4.学习电学实验的基本要点：（1）开机前电压输出调小，限流电阻调大。（2）如何理解实验连线图，快速漂亮的连好线路。（3）如何将电流或电压快速调整到你想要的值。实验原理：将量程为Ig=1mA，内阻为Rg的电流表的量程扩大为I＝10mA的电流表改装表头由于原表头最大只能允许Ig=1mA的电流通过，改装后最大要测电流I=10mA，就需要并联一个分流电阻Rs，如下图所示，虚线内部分代表改装好的新表头。原表头和分流电阻Rs是并联关系，故有IgRg=(I-Ig)Rs，所以分流电阻计算方法如下（6-1）将各参数代入式（6-1）可得分流电阻的值为由此可知，必须先测量表头内阻Rg。Rg的测量可以采用半偏法或伏安法等方法。按式（6-1）计算出的阻值叫做分流电阻的理论值。因Rg的测量会有误差，所以分流电阻也有误差，也就是说改装表指针指向满刻度时，可能电流并不是10.00mA，这就是需要进一步校准量程（校准分流电阻）。校对量程（校对分流电阻）将改装的电流表和测量精度较高的标准电流表串联，并接入如下图所示电路，将分流电阻Rs调节到计算好的理论值，调节电源或限流电阻Rs的大小，使校准表显示10.00mA，同时改装表应指向满刻度，如果改装表不是指向满刻度，则调整分流电阻的值，直到改装表和标准表都显示10.00mA为止，记下实际分流电阻的值，这个值叫分流电阻的实际值。至此，表头才算改装完成。校准改装表的等级表头改装好后，还需要给改装表评定等级。评定方法如下：逐点校准改装表的整刻度，方法是把改装表指向整刻度，然后读校准表的读数。找出校准电流表和改装电流表的读数差I标准-I改装的最大值，按式（6-2）计算准确度等级，即（6-2）电表分七个准确度等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0，如果E介于其间取其大，例如，E=0.39介于0.2和0.5之间，那么改装表的级别是0.5级。画校准曲线为进一步提高改装表的测量精度，一般需要画校准曲线。以改装表的各整刻度的值为横轴，以标准表和改装表的读数差为纵轴作校准曲线，注意点与点之间的连线为“折线”。如下图所示为改装电流表的校准曲线。校准曲线可以用来修正改装表的测量数据，测量值按校准曲线修正后，可以认为测量结果接近标准表测电流时的精度，比原来的精度有所提高。将量程为Ig=1mA，内阻为Rg的电流表改装成量程为U＝10V的电压表，与改装电流表类似（1）改装表头由于原表头最大只能流过Ig的电流，所以原表头能承担的最大电压为IgRg，把它改装成量程为U的电压表头，需要串联分压电阻Rm，如下图所示，图中虚线内部分代表改装好的新电压表头。其中分压电阻Rm的计算方法为（6-3）（2）校对量程（校对分压电阻）将改装电压表和测量精度较高的标准电压表并联，并接入如下图所示电路，将分压电阻Rm调节到计算好的理论值，调节电源或限流电阻Rw的大小，使校准表显示10.00V，同时改装表应指向满刻度，如果改装表不是指向满刻度，则调整分压电阻的值，直到改装表和标准表都显示10.00V为止，记下实际分压电阻的值，这个值叫分压电阻的实际值。（3）标定改装表的等级逐点校准改装表的整刻度，方法是把改装表指向整刻度，然后读校准表的读数。找出校准电压表和改装电压表的读数差U标准-U改装的最大值，按式（6-4）计算等级，即（6-4）根据T的值给出改装电压表的准确度等级。画校准曲线以改装电压表的各整刻度的值为横轴，以标准表和改装表的读数差为纵轴作校准曲线，注意点与点之间的连线为“折线”。将量程为Ig=1mA，内阻为Rg的电流表改装成1500Ω的串联分压式欧姆表（1）改装表头下图中虚线内部分就是改装好的欧姆表头。取U=1.5V，将Rx短路，调节Rw，使毫安表正好指向1mA，这时Rw+R3+Rx=1500Ω，当Rx=1500Ω时，毫安表读数为0.5mA，这一电阻被称为“中值电阻”，即R中=Rw+R3+Rx=1500Ω，“中值电阻”实际上就是欧姆表的表头内阻。标定刻度在下图中，当电压U=1.5V保持不变时，Rx和电流是一一对应关系，但某一电流代表多大电阻，这就需要标定刻度。（3）做刻度曲线由于电阻Rx和电流I不是线性关系，需要以Rx为横轴，电流I为纵轴，作出刻度曲线。实验仪器：改装电表集成箱（电流表头，标准电流表，标准电压表，电阻箱，电源，单刀双掷开关，导线等。四、实验内容和步骤：.1、半偏法测量原电流表的表头内阻Rg（1）Rg连在电路里可以，不连也可以。（2）调节R1，Rw,电源电压，当标准表的读数为1mA且待改装表读数为0.5mA时，则Rg=R1（3）读数的时候，应垂直往下看2、将量程为Ig=1mA的电流表扩大为量程为I＝10mA的电流表（1）记录原电流表量程和改装后量程。（2）计算理论分流电阻Rs并做记录。（3）校准量程，记录实际分流电阻Rs’。（4）校准整刻度，给改装电流表定级。要求分“下行”和“上行”对整刻度进行校准，并做记录，然后求平均。“下行”是指读数由大变小，“上行”是指读数由小变大。根据所测数据确定改装电流表的准确度等级。（5）根据所测数据作出校准曲线。3、将量程为Ig=1mA的电流表改装为量程为V＝10V的电压表（1）记录原电流表量程和改装后量程。（2）计算理论分压电阻值Rm并做记录。（3）校准量程，记录实际分压电阻Rm’。（4）校准整刻度，给改装电压表定级。要求分“下行”和“上行”对整刻度进行校准，并做记录，然后求平均。根据所测数据确定改装电压表的准确度等级。（5）根据所测数据作出校准曲线。4、将量程为1mA的电流表改装成中值电阻为R3+RW+Rg=1500Ω的欧姆表调节中值电阻:调节到V=1.5V,表头满偏。R3+Rw+Rg=1500Ω记录原电流表量程、改装欧姆表的中值电阻和工作电压。给欧姆表标定刻度。以Rx为横轴，电流I为纵轴作出刻度曲线。五、电表改装数据记录：组号：；姓名1、待改装表的电阻Rg=2、将量程为Ig=1mA,毫安表的量程扩大为I＝10mA的实验数据原电流表量程：Ig=____mA改装后量程：I=____mA理论分流电阻：Rs=_____Ω实际分流电阻：=_____Ω改装表理论读数/mA2.004.006.008.0010.00标准表读数/mA下行（读数减少）上行（读数增加）平均（3位小数）ΔI=(I-I理论)/mA校对改装电流的数据：3、将毫安表的扩大电压表的数据：原电流表量程：Ig=____mA改装后量程：U=____V理论分压电阻：Rm=_____Ω实际分压电阻：=_____Ω校对改装电压的数据：改装表理论读数/V2.004.006.008.0010.00标准表读数/V下行（读数减少）上行（读数增加）平均（3位小数）ΔU=(U-U理论)/V4、改装欧姆表的数据：中值电阻：；工作电压按下表给定的Rx值标定表面刻度：Rx/Ω0100200300400500700100015002000300040007000I/mA六、数据处理：1.将数据按要求处理后，用坐标纸或计算机画出改装电流表的校准曲线（ΔI－I图），并按公式确定改装表的等级；2.用坐标纸或计算机画出ΔU－U校准曲线。并按公式确定改装表的等级；3.以I为纵坐标，Rx为横坐标作I-Rx图并连成光滑曲线。思考题校准电流表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，应怎样调节分流电阻使两表同时满刻度？电压表呢？2．如2题图，在量程分别为I1,I2,I3的三量程毫安表中，哪档量程电流最大？哪档量程最小？3．如3题图，将内阻为50Ω，最大量程刻度为50mV的磁电式电压表窜联两个电阻R1,R2，使之变成量程分别为3V和5V的双量程电压表，求R1，R2的数值。.4.为什么校正电表时需要把电流（或电压）从小到大做一遍，又从大到小做一遍？两者完全一致说明了什么？不一致说明了什么？R2R2V3VR15V2题图3题图答：1.校准电流表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，说明分流电阻分走的电流过大，因而应该调大分流电阻；校准电压表时，若标准表的指针满刻度而改装表达不到，说明分压电阻分走的电压过大，因而应该调小分压电阻。2.设毫安表内阻为Rg，且R1、

R2

、R3均不为零，，由此，，由此，，由此，可见，当R1、

R2

、R3均不为零时，成立321III，即I1量程最大，I3最小。由于，，，因此，；，因此，。4.校准电表时需要把电流从小到大做一遍又反向做一遍是为了校验电流表是否有迟滞误差.如果正行程与逆行程一至说明电流表没有迟滞误差,不一致说明电流表存在迟滞误差.八、实验结果与讨论：指导教师批阅意见：成绩评定：预习（20分）操作及记录（40分）数据处理与结果陈述30分思考题10分报告整体印象总分指导教师签字：年月日备注：注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。实验报告【实验目的】1、测量表头内阻及满度电流2、将1表头改将成的电流表，学会校准电流表基本方法3、将1表头改将成的电压表，学会校准电压表基本方法4、设计一个=1500Ω的欧姆表，要求E在1.3~1.6V范围内使用能调零（选做）【实验原理】表头的主要参数(量程和内阻)的测定测量内阻的方法很多，本实验采用替代法。如图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时，选择适当的电压和值使表头满偏，记下此时标准电流表的读数；不改变电压和的值，用电阻箱替代被测电流计，调节电阻箱的阻值使标准电流表的读数仍为，此时电阻箱的阻值即为被测电流计的内阻。被改装电流计+被改装电流计+–mA°°+–mA°°°12E°图2电流表改装毫安表改装成电流表图2电流表改装微安表并联分流电阻，使被测电流大部分从分流电阻流过，表头仍保持原来允许通过的最大电流。图3电压表改装并联分流电阻大小（1）图3电压表改装3、毫安表改装成电压表微安表串联分压电阻，使大部分电压降落在串联的分压电阻上，而微安表上的电压降仍不超过原来的电压量程。串联分压电阻大小（2）4、毫安表改装成欧姆表（选做）在图4中，当a、b端接入被测电阻后，电路中的电流为对于给定的表头和线路，、、都是常量，由此可见，当电源端电压保持不变时，被测电阻和电流一一对应。因此，只要在表头的电流刻度上侧标上相应的电阻刻度，就可以用来测量电阻了。当时，适当调节的值可使表头指针满偏，此时；当时，，这时指针在表头的中间位置，对应的阻值称为中值电阻，显然。当时，，即指针在表头的机械零位。5、电表标称误差和校正图4欧姆表改装使被校电表与标准电表同时测量一定的电流（电压），看其指示值与相应的标准值相符的程度。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差。图5图5【实验仪器】DH4508型电表改装实验仪1台【实验内容】1、表头的主要参数(,)的测定。标准电流表表标准电流表表EDEquation.DSMT4标准电流表表图62、将量程为1mA的表头(电流计)扩程为5mA电流表（1）根据式①计算出分流电阻的理论值=。（2）将标准电流表的量程置于20mA，电源E调低，电阻箱阻值调为。按图5接线，检查接线正确后，调节E和，当标准电流表显示的电流为5mA时，微调电阻箱的电阻值，使表头指到满量程，记录此时分流电阻的实际值=。于是量程为5mA的电流表就改装好了。(注意：作为限流电阻，阻值不要调至最小值。)（3）用量程为20mA的数显电流表作为标准表来校准改装的电流表。调小电源电压，使改装表每隔1mA（满量程的1/5）逐步减小读数至零点;再调节电源电压按原间隔1mA逐步增大改装表的读数到满量程5mA，每次记下标准电流表相应的读数填于表2。（4）以改装表读数为横坐标，以为纵坐标，在报告上画出电流表的校正曲线。并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。3、将量程为1mA的电流计改装为量程1.5V的电压表（1）根据②式算出扩程电阻理论值=。（2）按图6连接电路，标准电压表选择开关打在2V挡量程，调节电阻箱的值为，（的阻值，可用电阻箱进行实验），调电源,当标准电压表显示的电压值为1.5V，微调电阻箱的阻值，使表头满偏，记录此时扩程电阻的实际值=，于是1.5V的电压表就改装好了。（3）用量程为2V的数显电压表作为标