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电流表的工作原理(高中物理-电表的改装)

发布时间:2023-05-24 11:41责任编辑:侯大石关键词:原理,工作,电表

1.小量程的电流表G(表头)

(1)工作原理:通电后,线圈在磁场力的作用下带动指针偏转,指针的偏角与通过电流表的电流成正比.

(2)表头的三个主要参数

①内阻Rg:小量程电流表G的电阻

②满偏电流lg:小量程电流表G指针偏转到最大刻度时的电流

③满偏电压Ug:小量程电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压.

满偏电流lg、内阻Rg、满偏电压Ug三者的关系:据部分电路欧姆定律可知:Ug=lgRg·

灵敏电流计的满偏电流lg、满偏电压Ug一般比较小,若通过电流计的电流大于Ig,电流表很容易烧坏.

2.表头G改装成电压表

(1)原理

根据欧姆定律将电流表的示数换算成电压值,可直接用于测电压,只是量程Ug很小.如果给小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来测量较大的电压,因此,电压表就是一个串联了分压电阻的电流表,如图所示.

(2)分压电阻的计算

由串联电路的特点知U=IgRg+IgR

解得R=(U/Ug-1)Rg

因为电压表量程扩大的倍数n=U/Ug,所以R=(n-1)Rg.电压表的内阻Rv=Rg+R=nRg·

3.表头G改装成电流表

(1)原理

给小量程电流表并联一个分流电阻,就可以用来测量较大的电流,即扩大了电流表的量程,如图所示.

(2)分流电阻的计算

根据并联电路的特点,有lgRg=(I-lg)R

解得R=IgRg/(I-Ig)

因为电流表量程扩大的倍n=I/Ig,所以R=Rg/(n-1)

电流表的内阻R?=Rg/n.

【特别提醒】

(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、lg、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig并不改变.

(2)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压,改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流.

例题:如图甲、乙所示

的电路图为电表改装的示意图,G为表头,R为可调电阻,则下列说法正确的是().

A.图甲为电流表改装的原理图,增大可调电阻的阻值,改装后电表的量程增大

B.图甲为电流表改装的原理图,增大可调电阻的阻值,改装后电表的量程减小

C.图乙为电压表改装的原理图,增大可调电阻的阻值,改装后电表的量程增大

D.图乙为电压表改装的原理图,增大可调电阻的阻值,改装后电表的量程减小

【解析】题图甲为电流表改装的原理图,并联的电阻阻值大时分流少,所以R增大时量程减小;题图乙为电压表改装的原理图,串联的电阻阻值大时分压多,所以R增大时量程增大,因此选项B、C正确.

例题:如图所示,

其中电流表A的量程为0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R?的阻值等于电流表内阻的1/2;R?的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是()

A.将接线柱1、2接人电路时,每一小格表示0.04A

B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02A

C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06A

D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A

【解析】A、B项:将接线柱1、2接入电路时电阻R?分流,阻值为电流表的一半,通过R?的电流为通过电流表电流的2倍,量程扩大为原来的3倍,所以每一小格表示0.06A,故A、B项错误.C、D项:将接线柱1、3接入电路时,电流表先与R?并联,然后与R?串联,串联电路对电流表量程无影响,电阻R?分流,电流表量程变为原来的3倍,每一小格表示0.06A,故C项正确,D项错误.正确答案为C

例题:两只电压表V?和V?是由完全相同的两个电流计改装成的,V?表的量程是0~5V,V?表的量程是0~15V,把它们串联起来接入电路中,则(B)

A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等

B.它们的示数之比为1:3,指针偏转角度相等

C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1:3

D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1:3

【解析】把两个电压表拆开,如图所示,

因为是串联关系,所以电流相等,指针偏角相等,但因为表盘标度不一样,读数不一样。

例题:四个相同的小量程电流表(表头)

分别改装成两个电流表A?、A?和两个电压表V?、V?。已知电流表A?的量程大于A?的量程,电压表V?的量程大于V?的量程,改装好后把它们按如图所示接入电路,则()

A.电流表A?的读数等于电流表A?的读数

B.电流表A?的偏转角小于电流表A?的偏转角

C.电压表V?的读数大于电压表V?的读数

D.电压表V?的偏转角等于电压表V?的偏转角

【解析】把电流表拆开,A?、A?处相当于表头和分流电阻四个元件并联,

把电压表也拆开,如图所示,

显然流过A?、A?两电流表表头的电流相等,故两表指针偏转角相等,但两表头的读数分别为流过表头与分流电阻的电流之和,A?的分流电阻小,电流大,A正确,B错误;V?、V?表处相当于两表头和各自的分压电阻四个元件串联,两表头指针偏角也相等,V?表分压电阻大读数大,C错误,D正确。

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