1、有關電流表和電壓表的改裝二.知識要點：(一)電流表和電壓表的改裝1.電流表以及其參數我們通常所說的電流表是指靈敏電流計，由于其量程太小，一般情況下不能直接測量電流，而是用于檢測有無電流和電流的方向，或作為改裝量程較大的電流表和電壓表的表頭使用。主要參數：電流表的內阻；指針偏轉到最大刻度時的電流叫作滿偏電流，又叫做電流表的量程；指針偏轉到最大刻度時，電流表兩端的電壓叫做滿偏電壓。由歐姆定律可得。將電流表的示數根據歐姆定律2.電壓表的改裝(1)電壓表的改裝原理轉化為電壓值，可以直接測量電壓，由于量程太小，無法直接測量較大的電壓，如果給小量程的電流表串聯一個分壓電阻，就可以測量較大的電壓，因此電流表

2、串聯一個分壓電阻后就成為電壓表。圖1(2)分壓電阻的計算根據串聯電路的分壓原理有：解得分壓電阻：若表示量程的擴大倍數(即)電阻電阻R,擴大倍數，所以3.電流表改裝(1)電流表的改裝原理小量程的電流表測量范圍較小，直接串聯在電路中有可能燒壞電流表，因此需要并聯一個分流電阻,就可以測量較大的電流，即擴大了電流表的量程。屬2屬2電阻電阻R,擴大倍數，所以電阻電阻R,擴大倍數，所以(2)分流電阻的計算根據并聯分流的原理有:解得應并聯的分流電阻:若用表示量程的擴大倍數(即)改裝成的電流表的內阻為可見電流表的內阻很小，對于理想的電流表，其內阻可以忽略不計，串聯在電路中可以看作短路。例1將量程為3.0V,內

3、阻為的電壓表改裝成量程為30V的電壓表，應聯的電阻。分析與解答：原來的電壓表，內阻為，改裝后的量程為分析與解答：原來的電壓表，內阻為，改裝后的量程為30V。需串聯的例2一個電流表的內阻為R=WC，最大量程為10A，刻度盤分為100個刻度，現將其量程擴大為100A,需要聯一個的電阻，此時刻度盤的每個刻度表示A,新的電流表的內阻為。分析與解答：電流表的量程擴大，需并聯一個分流電阻，原來電流表的最大量程為10A，刻度數為，改裝后的量程為100A，根據歐姆定律得：并聯電路的阻值：新電流表的內阻：新電流表的每個刻度值表示：（二）電表的非常規接法電表的常規接法是：電流表串聯接入電路中，電壓表并聯接入電路中

4、，如果沒有特別聲明，可把電表理想化，即認為電流表的內阻，電壓表的內阻；電表的接入和取出對電路不產生影響。實際使用中，電流表內阻很小但不為零，電壓表內阻很大但不為無窮大，這就是非理想電表。非理想電表對電路的影響不能忽略。實驗時，在特定條件下電表可以采用非常規接法，即電流表并聯在用電器兩端，電壓表串聯在電路中，老師將結合典型試題，對電表的非常規接法作一分析探討。電壓表的串聯接法（1）要求測量電壓表的內阻時，可以把電壓表當做定值電阻串聯在電路中，此時電壓表的示數就是它兩端的實際電壓，若用電流表與它串聯、由電流表上讀出電流示數。用便可計算出電壓表的內阻，此接法避免了“伏安法測電阻”的實驗中，由于電壓表

5、、電流表的接入導致測量值與真實值不符而產生的誤差。例1某電壓表的內阻在之間，現要較精確測量其內阻，實驗室提供下列可選用的器材：A.待測電壓表V（量程3V）B.電流表A1（量程C.電流表&（量程D.電流表（量程0.6A）E.滑動變阻器R（最大阻值）F.電源E（電動勢4V）G.開關S,導線若干（1）所提供的電流表中，應選用（填寫字母代號）（2）為了盡量減小誤差，要求測量多組數據，試畫出符合要求的實驗電路圖。分析與解答：（1）要測量電壓表的內阻，它兩端的電壓可由電壓表的示數讀出，流過電壓表的電流要用電流表與它串聯才能測出，因為電壓表量程為3V，內阻，所以流過電壓表的最大電流為：則電流表應選擇A1。（

6、2）因為滑動變阻器電阻比電壓表內阻小得多，且要求盡量減小誤差，需要測量多組數據，所以采用分壓電路，電路如圖1所示。圖1若待測電阻為高值電阻，由于流過高值電阻的電流太小不便用電流表測量時，可用一已知內阻的電壓表，采用非常規接法可以測出高值電阻值。例2一只電壓表，量程已知，內阻為，另有一電源（電動勢未知，但不超過電壓表的量程，內阻可忽略不計）。請用這只電壓表、電源、1個開關和若干導線設計測量某一高值電阻的實驗方法。（已知的值與相差不大。）分析與解答：由于電源內阻不計，直接用電壓表接到電源正、負極上，電壓表讀數就是電源的電動勢，即二用；用電壓表與串聯，如圖2所示，此時電壓表讀數為，所以兩端電壓為解之

7、得電流表的并聯接法當電路兩端電壓很小，把電流表并聯在電路上時，流過電流表的電流小于電流表的量程，這種非常規接法是可行的。例3從下表中選出適當的實驗器材，設計一電路來測量電流表A1的內阻，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度,可能高的測量精度,并能測得多組數據。器材（代號）規格電流表（量程，內阻待測（約電流表（量程，內阻電壓表（量程，內阻電阻（阻值約，作保護電阻用滑動變阻器(R2器材（代號）規格電流表（量程，內阻待測（約電流表（量程，內阻電壓表（量程，內阻電阻（阻值約，作保護電阻用滑動變阻器(R2)總阻值約電池（E）電動勢，內阻很小電動勢，內阻很小開關（S）導線若干(1)畫出電路圖，標明所用器材的

8、代號;，式中各符號的意義是(2)若選測量數據中的一組來計算心，則所用的表達式為分析與解答：，式中各符號的意義是(1)(1)待測電流表的量程，內阻約為，則電流表A1兩端的最大電壓約為若用量程為10V的電壓表與電流表A1并聯測電壓，電壓表讀數誤差太大，此電壓表不能選用。因為已知電流表A2的內阻，量程，A2兩端的最大電壓，用電流表與電流表并聯，可設法做到并聯后兩端電壓不大于0.375V,則根據電流表與電流表兩端電壓相等，有則式中為流過電流表的電流強度，為流過電流表的電流強度，為電流表的內阻，為電流表的內阻。(2)若要測量精度高，電壓、電流調節范圍大，滑動變阻器采用分壓式接法效果最佳，電路圖如圖3所示

9、。通過上面對電表的非常規接法例析，必須注意以下兩點：采用電壓表的串聯接法時，必須設法滿足電路中電壓表兩端的電壓小于該表的最大量程。采用電流表的非常規接法時，必須設法使電路中通過電流表的電流小于該表的量大量程，否則會燒毀電表。高考考試說明中要求考生會正確使用電壓表、電流表，指的是會常規的連接方法，也包含會創造性地使用非常規連接方法，這是更高層次上的能力考查，也是近年來高考中重點考查的設計性實驗能力之一。（三）電表問題錯因探析對電表構造理解不透而導致錯解例1電壓表由電流表G與電阻串聯而成，如圖1所示，若在使用中發生此電壓表的讀數比準確值稍小些，采用下列哪種措施可以改進（）在R上并聯一只比R小得多的

10、電阻在R上串聯一只比R小得多的電阻在R上并聯一只比R大得多的電阻在R上串聯一只比R大得多的電阻錯解：由于電阻R與電流表G串聯而改裝成電壓表，所以電阻R跟其它電阻并聯不符合要求，故A、C選項不對，而電壓表的讀數隨著分壓電阻R的增大而增大，已知電壓表讀數比準確值稍小些，可在R上串聯一個比R小得多的電阻，應選Bo錯因：錯的原因是不了解電壓表的構造原理，沒有正確分析電壓表讀數偏小的原因，電壓表是由一分壓電阻R與電流表G串聯而成的，通過表頭G的電流大些，指針的偏轉角度就大些，若通過表頭G的電流小些，指針偏轉的角度也就小些，就達不到規定的刻度值。由可知，若與R串聯一只電阻，I將變的更小，指針更達不到規定的

11、刻度。正解：由，可知，只要使R稍減小一些，即在R上并聯一只比R大的多的電阻，就可便通過表頭的電流稍增大一些而達到準確值，所以應選Co例2某同學在做伏安法測電阻的實驗中不慎將電壓表與電流表的位置互換了，如圖2所示，則下列說法正確的是（）電流表將燒壞電壓表可能燒壞電流表、電壓表均燒壞電流表、電壓表均不會燒壞錯解：由于“電流表必須串聯，電壓表必須并聯”，電流表又極易被燒壞，所以選A。錯因：由于對電表構造原理理解不透導致錯解。電流表是由表頭G與小電阻并聯而成，而電壓表是由表頭G與大電阻串聯而成，因此電流表電阻很小，電壓表電阻很大，當如圖2連接后，由于電流表電阻很小，跟R并聯后的等效電阻比電流表電阻還小

12、，這個等效電阻與電壓表串聯，相當于一個阻值很小的電阻與一個阻值很大的電阻串聯，這就使得電路的總電流很小，雖然電流幾乎全部通過電流表（分流原理），但不至于損壞電流表，此時電流表兩端電壓很小，電壓表兩端電壓近似等于電源電壓（分壓原理），只要電壓表量程適當，也不會損壞電壓表。正解：D對多用電表表盤示數特點不清楚而導致錯解”擋，并能正確操作，他”檔，但乙轉動歐姆零旋例3”擋，并能正確操作，他”檔，但乙轉動歐姆零旋們發現指針偏角偏小，于是甲把選擇開關旋到“”擋，乙把選擇開關旋到鈕重新調零，甲沒有重新調零，則以下敘述正確的是（）甲選擋錯誤，而操作正確乙選擋錯誤，操作錯誤甲選擋錯誤，操作錯誤乙選擋錯誤，而操

13、作正確錯解：指針偏角減小，說明讀數偏小，應選擇“”擋，沒有重新調零屬于操作錯誤，故選項C正確。錯因：用歐姆表測量電阻時，指針偏轉的偏角小，則電阻讀數大；偏角大，則電阻讀數小；電阻為零時偏轉角最大，這和電流表、電壓表示數方法剛好相反，不了解歐姆表的這種示數特點是造成錯解的原因。正解：由歐姆表示數特點可知，指針偏角偏小，說明電阻阻值偏大，應把選擇開關旋到“”擋,沒有重新調零屬于操作錯誤，故選D。把電壓表與靜電計不加區別而導致錯解例4如圖3所示，電源電壓200V,兩個電容器完全相同，關于靜電計讀數U和電壓表讀數以下說法正確的是（）U=100V，U=0V，U=200V，U=100V，圖3錯解：由于兩個

14、相同的電容器串聯，所以兩者的讀數均為100V,因而選A。錯因：對電壓表及靜電計的工作原理理解錯誤，電壓表是由表頭C與電阻串聯改裝而成，指針的偏角反映的是流過它的電流，而靜電計跟驗電器相似，是依靠靜電斥力使指針偏轉來測量電壓的。正解：由于在穩定的直流電路中，含電容器的支路相當于斷路。因此圖3所示電路中沒有電流，故電壓表的讀數為零，電壓全部降落在C兩端，所以靜電計讀數為200V，故選C。（四）電表改裝后的校準問題分析高考物理實驗命題的趨勢是在理解教材實驗原理的基礎上進行設計實驗，給出一些電學器材供選擇，并要求設計出實驗方案的題目，就稱之為電學設計性實驗題，電表的改裝和擴程又是電學實驗的一個重點，通

15、過一些原理改裝后的電表必須要進行的一個步驟就是校準，如何進行校準并選擇電路是多數學生的一個弱點，如何求解電學設計性實驗題，下面我們對此進行分析。電流表的改裝（或擴程）與校準將電流計改裝成電流表，需將電流計并聯一個較小的電阻；也可將電壓表改裝成電流表，需將電壓表并聯一個小一些的電阻，改裝后的電流表校準時應將改裝好的電流表與標準電流表串聯，看二者的讀數是否一致，如不一致，找出原因再進行改裝，修正。例1實驗室內有一電壓表臥量程為，內阻約為，現要將其改裝成量程為的電流表，并進行校準，為此，實驗室提供如下器材：干電池E（電動勢為），電阻箱R，滑動變阻器，電流表A（有三個量程）及開關。（1）對電表改裝時必

16、須知道電壓表的內阻，可用圖1所示的電路測量電壓表的內阻，在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的電流表A應選用的量程是。若合上K調節滑線變阻器后測得電壓表的讀數為，電流表A的讀數為，則電壓表的內阻為。（取三位有效數字）圖1（2）在對改裝成的電流表進行校準時，把A作為標準電流表，畫出對改裝成的電流表進行校準的電路原理圖（滑線變阻器作限流使用）。圖中各元件要用題中給出符號或字母標注。圖中電阻箱的取值R是（取三位有效數字），電流表A應選用的量程是。解析：（1）電壓表量程為，內阻約為，所以其額定電流大約為，所以選用的電流表比較準確，由其讀數可知：電壓表的內阻。（2）對改裝成的電流表進行校準

17、時，應把標準電流表和改裝成的電流表串聯才能知道讀數是否準確，題中要求滑線變阻器作限流使用，所以進行校準的電路圖如圖2所示。由改裝電流表的原理可知：改裝后總電路中的電流最多可達，所以電流表A應選用的量程是。電壓表的改裝（或擴程）與校準將電流計改裝成電壓表，需將電流計串聯一個較大的電阻；小量程的電壓表擴大量程改裝成大量程的電壓表，也需要將小量程的電壓表串聯一個大一些的電阻，改裝后的電壓表校準時應將改好的電壓表與標準電壓表并聯，看二者的讀數是否一致，如不一致，找出原因再進行改裝，修正。例2一個電壓表內阻，量程為，現要利用電阻箱擴大它的量程，改裝成量程為的電壓表，改裝后，再用一量程為的精確的電壓表對其

18、所有刻度進行校準，除了這兩個電壓表、夕卜，還有下列一些器材。電源E（電動勢約為6V，內阻較小）變阻器R（總電阻約為）電阻箱（）電鍵K導線若干（1（1）圖3所示是以上器材和兩個電壓表的實物示意圖，試在圖中畫出連線，連成進行校準時的實驗電路。(2)圖中電阻箱的取值等于。(3)用上述電壓表和改裝后并已校準過的電壓表(以下簡稱)以及一個電鍵和一些導線，去測量一個電動勢大約為的電源的內阻。寫出簡要測量步驟，并用測量的量寫出的表達式。解析：(1)內阻，量程為的電壓表要利用電阻箱擴大它的量程，改裝成量程為的電壓表，需將串聯一個合適的電阻，改裝后，再用一量程為的精確的電壓表對其所有刻度進行校準。需要采用分壓電

19、路，如圖4所示。(2)如圖5所示，根據改裝的原理圖1000 x(3-1)iQ=2000Q1000 x(3-1)iQ=2000Q圖5將電壓表通過電鍵、導線與電源連接，讀出上的示數；再將電壓表和串聯,通過電鍵、導線與電源連接，讀出上的示數和上的示數。電表校準中的誤差原因分析例3如圖6所示，將一個改裝的電流表接入電路進行校準，發現待測表的讀數比標準表的讀數偏大一些，如果表頭G的是準確的，出現的誤差可能是下述哪種原因引起的()的測量值比真實值偏大的測量值比真實值偏小所并聯的比公式計算出的小所并聯的比公式計算出的大A.B.C.D.-+射侵一-*r標禱蠱rtiri解析：待測表讀數偏大，表明通過待測表G的電

20、流比準確時應通過G的電流大，使G的指針偏轉較大，也說明支路分去的電流過少，即過大，所以應選C。（五）使用歐姆表時應澄清的幾個問題1什么是歐姆表的中值電阻？如圖1是歐姆表的測量原理圖，虛線框內是歐姆表內部結構（簡化），G是表頭，內阻為，電池電動勢為E,內阻為，R是可變電阻，也叫調零電阻。當被測電阻接入電路后，流過表頭G的電流:（1）圖1因為時，表頭電流等于它的滿偏電流，把圖1因為時，表頭電流等于它的滿偏電流，把代入（1）式有:(2)魚則O得，是一定的，每個值對應一個確定的，正是它惟一的決定著表針的位置。由于當時，,表針恰好指正中，因此又稱為歐姆表的中值電阻，其實中值電阻就是歐姆表的內阻。歐姆表刻

21、度為什么是不均勻的？當的值分別為的2、3、4倍時，電流表的電流I分別為滿偏電流（滿刻度）的，即電表指針的偏轉角度分別為滿偏時的，而此時指針在歐姆表刻度盤上的讀數分別是，所以歐姆表的刻度越向左刻度越密，其分布是不均勻的。歐姆表是如何實現換擋的？雖然任何歐姆表的刻度都是從0到歐，但因為越向左邊刻度越密，所以當被測電阻很大時，就難以得到準確的讀數，要想準確測量，須增大歐姆表的中值電阻，即此時須換擋。那么歐姆表是如何實現換擋的呢？圖2是歐姆表換擋的內部結構示意圖，其中虛框2內的電路是歐姆表的調擋電路，通過開關S與接頭1、2、3、4的接觸，實現歐姆表的換擋。這些調擋電阻的關系為，擋位越大，對應的歐姆表的

22、中值電阻就越大，即歐姆表的內阻就越大。歐姆表是如何實現調零的？在圖2中，虛框1內的電路是歐姆表的調零電路，為調零電阻，的一部分電阻（滑片P右）與表頭G串聯后與的另一部分電阻（滑片P左）并聯。此種調零的方法稱為并聯調零，實際用的歐姆表大多采用的是并聯調零，因為并聯調零的方法引起的誤差相對要小，設滑片P左邊的電阻為，歐姆表短接時干路中的電流為I，則通過表頭G的電流當改變歐姆表的中值電阻時，即換擋時，由閉合電路歐姆定律可知，干路中的電流I會隨之發生變化,中值電阻變小，I變大，中值電阻變大，I變小，由式可知，我們可以通過滑動滑片P，使歐姆表短接時流過表頭G的電流仍為，歐姆表的調零便是這樣實現的。但歐姆

23、調零也是有一定限制的，當中值電阻太大以致干路中的電流，則此時須提高電源電壓才能實現歐姆調零。【模擬試題】（答題時間：60分鐘）一.選擇題1.關于電壓表和電流表，下列說法中正確的是（）理想的電壓表和電流表的內阻不計，是因為它們的電阻都為零理想的電壓表和電流表的內阻不計，是因為它們的電阻都極大理想的電壓表內阻極大，電流表內阻為零在電路中，理想的電壓表可視為短路，理想的電流表可視為開路2.一電流表的滿偏電流，內阻為，要把它改裝成一個量程為的電流表2.一電流表的滿偏電流則應在電流表上（）并聯一個的電阻并聯一個的電阻串聯一個的電阻串聯一個的電阻3.一個電流表的滿偏電流，內阻為，要把它改裝成一個量程為10

24、V的電壓表,則應在電流表上（）串聯一個皿的電阻并聯一個的電阻串聯一個的電阻并聯一個的電阻如圖1所示，一只玩具電動機用一節干電池供電，閉合電鍵后發現電機轉速較慢，經檢測，電動機性能完好；用電壓表測、間電壓，只有；斷開電鍵S,測，間電壓接近，電動機轉速慢原因是（）開關S接觸不良電動機兩端接線接觸不良電動機端接線短路電池過舊，內阻過大的雙量程電壓表的兩只相同的電阻串聯后接到電壓為9V的恒定電路上，用一只的雙量程電壓表的5V擋測其中一只電阻兩端電壓時，示數為5V擋測其中一只電阻兩端電壓時，示數為，則換用擋測這個電阻兩端電壓時，示數為（）小于4.2VB.等于4.2VC.大于4.2VD.不能確定小量程的電

25、流表G和用與此相同的小量程電流表改制成的電流表A、電壓表V的內阻分雖為、，它們之間的大小關系是（）B.D.A.B.D.C.7圖2所示的伏安法測電阻的部分電路，開關先后接通說和時，觀察電壓表和電流表示數的變化,那么（）若電壓表示數有顯著變化，測量R的值時，S應接若電壓表示數有顯著變化，測量R的值時，S應接若電流表示數有顯著變化，測量R的值時，S應接若電流表示數有顯著變化，測量R的值時，S應接圖2有兩個電壓表，把它們串聯起來正確地接到一個有較大內阻的電源上時，第一個電壓表讀數是12V,第二個電壓表讀數是6V。若單獨將第二個電壓表并聯接在該電源兩極上時，它的讀數是12V,則下列說法中錯誤的有（）A.

26、第一個電壓表內阻是第二個電壓表內阻的兩倍B.電源電動勢為24VC.若單獨把第一個電壓表并聯接到電源兩極上，它的讀數是18V若第二個電壓表內阻是，則電源內阻也等于手電筒的兩節干電池，已經用了較長時間，燈光只能發出很微弱的光，把它們取出來，用電壓表測電壓，電壓表示數很接近3V，再把它們作一個電子鐘的的電源，電子鐘能正常工作，下列說法正確的是（）A.這兩節干電池的電動勢減少了很多這兩節干電池的內阻增加較大這臺電子鐘的額定電壓一定比手電筒里的小燈泡額定電壓小這臺電子鐘正常工作時的電流一定比手電筒的小燈泡正常工作電流小理發用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發吹干，設電動機線圈的電阻為，它與電熱絲的電阻相串聯，接到直流電源上，電吹風機兩端電壓為U，電流為，消耗的電功率為P，則有（）A.膽卩B.C.D.二.填空題一電流表內阻，滿偏電流，要把它改裝成量程為3V的電壓表，應串聯一個阻值；要把它改裝量程為的電流表，應并聯一個阻值的電阻。TOC o 1-5 h z如圖3所示是一個較復雜電路中的一部分電路，其中，則流過電流表A的電流大小是A，方向是由點流到點。圖3一電流表的滿偏電流，把它改裝成歐姆表，所用電池的電動勢歐姆表的中央刻度的電阻值歐。寫出下表中各電流刻度處對應的電阻刻度值。012.5mA25mA37.5mA5