电压表和电流表伏安法测电阻(一)

电压表和电流表伏安法测电阻(一)

电压表和电流表 伏安法测电阻（一）

教学目标

一、知识目标

1、 了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。

2、 了解电流表改装原理。

二、能力目标

1、 掌握电流表G改装成电流表A和电压表V的方法和计算。

2、 培养学生的逻辑推理能力、观察及动手能力。

重点、难点分析

小量程的电流表改装成多量程的电流表是个难点。

本节作为串、并联电路的具体应用，要想讲清电表的改装、量程的扩大，关键在讲清表头内阻、满偏电流和满偏电压等概念

教学中务必使学生理解电流表改装原理，切莫死记公式。对扩大量程到若干安或若干伏的物理意义要弄清，避免学生套用一般扩大量程的公式去分析问题。

引入新课

作为应用串联电阻进行分压和应用并联电路进行分流的实例，我们来研究它们在电压表和电流表中的应用。

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。关于电流表G的构造和工作原理将在磁场一章中学习，本节仅作简单说明。

进行新课

一、三组关系（电流表G的构造和工作原理）

常用的表头主要由永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成。当线圈中有电流通过时，再磁场力作用下线圈带着指针一起偏转，通过线圈的电流越大，指针偏角就越大。

1、θ∝I

这样根据指针的偏角就可以知道电流的大小，若在表头刻度盘上标出电流值就可以测量电流了。根据欧姆定律，通过表头的电流跟加在表头两端的电压成正比。

2、I∝U

由此看出，指针的偏角越大，表示加在表头两端的电压越大。

3、U∝θ

这样，如果在刻度盘上直接标出电压值，就可以测量电压了。

二、三个概念

表头的线圈允许通过的最大电流很小，一般不超过几十微安到几毫安。这个电流用Ig表示。当通过表头的电流位Ig时，他的指针偏转到做大刻度，叫满偏电流。

1、满偏电流：电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫满偏电流。

表头线圈的电阻一般为几百到几千欧。

说明：如果电流超过满偏电流，不但指针指不出示数，表头还可能被烧毁。

2、电流表的内阻：表头G的电阻叫做电流表的内阻。用Rg表示。

说明：每个电流表都有它的Rg值和Ig值，Rg和Ig是电流表的两个重要参数。

3、满偏电压：电流表G通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫做满偏电压。 根据欧姆定律可知：

Ug = IgRg

画图：

说明：此图表示在电流表G的两端加上满偏电压Ug

时，通过电流

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表G的电流未满偏电流Ig，此时指针指在最大刻度处。

小结：电流表G得满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小。测量较大电压和较大点流是要把小量程的电流表G加以改装。

三、把电流表G改为电压表V

如图，电流表G岁然能够用来测电压，但由于电流表得满

偏电流一般比较小，因此能够承担的电压IgRg比较小，所以不

能用来测量较大电压。如果被测电压U大于IgRg时，通过电流

表的电流将超过Ig，可能将电流表烧毁。这是若给电流表串联

一个电阻，是串联电阻分担一部分电压，就可以用来测量较大

的电压了。加了串联电阻并在刻度盘上标出相应的电压值，就

把电流表改装成了电压表。

画图：

说明：电压表U刻度盘的电压值不表示加在电流表上的电

压，而表示加在电压表上的电压。

分压电阻：串联电阻的作用是分担一部分电压，作这种用

途的电阻叫做分压电阻。

例题1：如图所示，有两个量程的电压表，当使用a、b两

端点时，量程为3V，当使用a、c两端时，量程为15V，电流表内阻Rg = 500Ω，满偏电流Ig = 1mA，求电阻R1和R2．

提问：（1）3V和15V量程电压表的含义是什么？

（2）3V电压表的内阻多少？

（3）15V电压表的内阻多大？

解：R1+Rg=Uab/Ig

3 R1=Uab/Ig-Rg=2.5 x 10

R1+R2+Rg=Uac/Ig

4 R2=Uac/Ig-R1-Rg=1.2 x 10

从例题分析让学生小结：

（1）把电流表改装成电压表，需要给电流表串联一个

阻值大的电阻；

（2）改装后的电压表量程越大，与电流表G串联的分压电阻越大，改装后的电压表的内阻越大。

四、把电流表G改装为电流表A

提问：电流表G能够测量的电流不超过毫安级。为

了测量几个安培，甚至是更大的电流，可采用什么方法？

说明：可以并联一个电阻，分担一部分电流。

分流电阻：并联电阻的分流作用是分担一部分电流，

作这种用途的电阻叫做分流电阻。

说明：这样，在测量大电流时，通过电流表G的电

流也就不致超过满偏电流Ig，并联了分流电阻，则在表

头刻度盘上标出的相应的电流值，布什表示通过电流表

G的电流，而是表示通过电流表A的电流。

画图：

例题2：如图所示，有两个量程的电流表，当使用a、

b两端时，量程为1A，当使用a、c两端时，量程为0.1A

，

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电流表内阻Rg = 200Ω，满偏电流Ig = 2mA .求：电阻R1、R2.

提问：1A，0.1A电流表的含义是什么？

1A电流表的内阻是多大？

0.1A电流表的内阻是多大？

解：当电流表量程为0.1A时，分流电阻位R1+R2，电

流表的内阻位Rg

当电流表量程为1A时，分流电阻位R1，电流表的

内阻可看作是R2+Rg

使用a、c端时，（R1+R2）(IC-Ig)=IgRg

代入数据化简得：R1+R2 = 4.08Ω…………（1）

使用a、b两端时，R1（Ib-Ig）=（R2+Rg）

代入数据化简得：499R1-R2=200Ω…………（2）

联立（1）、（2）解得：R1=0.41Ω R2=3.67Ω

从例题分析让学生小结：

（1）把电流表G改装成电流表A，需要给电流表G并联一个阻值小的电阻。

（2）改装后的电流表量程越大，需要与电流表G并联的分流电阻越小。

五、随堂练习

1、电流表：主要由 和 组成。电流表G的的电阻Rg叫电流表的 。指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做 ，此时加在它两端的电压Ug叫 。有欧姆定律可知：Ug = 。

2、把电流表改装成电压表时，应 ；把电流表改装成大量成电流表时，应 。

3、一只电流表的内阻Rg = 10Ω，满偏电流Ig=0.02A，现将该电流表扩大量程，是满刻度为10A，若仅有一只0.03 Ω的分流电阻，那么必须给电流表串联多大的电阻？