高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3-124页

3.4　多用电表电路分析与设计
学习目标 重点难点
1．掌握电压表的改装原理，并能够进
行有关的计算。
2．掌握电流表的改装原理，并能够进
行有关计算。
重点：电压表、电流表的改装。
难点：多量程电表的改装。
1．多用电表测电压电路
多用电表表头是一个小量程电流表，一般微安电流表的内阻 Rg为几百欧姆到几千欧姆，
它的满偏电流 Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。由欧姆定律可知，
它能承受的最大电压 Ug仅为几毫伏到几十毫伏。
当把电流表改装为量程为 U的电压表时，应当串联一个电阻 R，该电阻起分压作用，因
此叫分压电阻，U＝Ug＋UR，即 U＝Ig(Rg＋R)。
预习交流 1
两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表 V1、V2，如将两表串联起来后去测
某一线路的电压，则两只表(　　)。
A．读数相同　　　　 　　 B．指针偏转的角度相同
C．量程大的电压表读数大 D．量程大的电压表读数小
答案：BC
2．多用电表测电流电路
当把电流表改装成量程为 I的电流表时，应当并联一个电阻，该电阻起分流作用，因此
叫分流电阻，I＝Ig＋IR，即 。
预习交流 2
表头改装成量程为 I 的电流表后，指针满偏时流过表头的电流是否仍是 Ig？用此电流
表测量某电流时，若指针在满刻度的一半处，则读数是否为 Ig/2?
答案：表头改装成电流表后，指针满偏时流过表头的电流仍是 Ig。将此改装表测量的
电流读数应为 I/2而非 Ig/2，因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。
一、将表头改装成电压表
(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大？
(2)如何将表头改装成电压表？
答案：(1)利用表头能够测量的最大电流是 Ig，最大电压是 Ug＝IgRg。
g g
g
I R
I I
R
= +

(2)将表头改装成电压表
①原理：表头 G 的额定电压 Ug较小，如果用于测电压，其量程太小，要想量度较大的
电压，可以给电流表串联一个电阻 R，分担一部分电压，R称为分压电阻，如图所示。
②分压电阻的计算
由串联电路的特点得： ，解得：R＝ 。
若电压扩大量程的倍数 n＝ ，则 R＝(n－1)Rg。
为使用方便，实验室中的电压表通常有两个量程，如图所示为表头 G改装成两个量程 0～
3 V、0～15 V的电压表的电路图，问：
(1)公共端 A应该接正接线柱还是负接线柱？图中使用 A、B两接头时是哪一个量程？
(2)已知 R2是阻值为 24 kΩ的电阻，表头 G的内阻为 500 Ω，则 R1的阻值和灵敏电流
表的满偏电流各是多少？
答案：(1)负接线柱　0～3 V量程　(2)5.5 kΩ
解析：(1)因为电压表使用时电流从正接线柱流进、负接线柱流出，公共端 A 应该接负
接线柱。图中使用 A、B 两接头时，R1作为分压电阻，接 A、C 两头时，R1和 R2串联作为分
压电阻，根据串联电路电压分配与电阻成正比，使用 A、B两接头时是小量程，即 0～3 V量
程。
(2)设电流计的满偏电流为 Ig，内阻为 rg，则应有：
3 V＝Ig(rg＋R1)
15 V＝Ig(rg＋R1＋R2)
联立可得 R1＝5.5 kΩ，Ig＝0.5×10－3 A＝500 μA。
电压表是由小量程电流表串联大电阻改装而成的，因此电压表的内阻都
比较大，通常量程越大，内阻也越大。在有些问题中我们把电压表的电阻视做无穷大，即为
理想电压表，这种电压表的接入对原电路无影响。但在有些问题中，电压表只能作为大电阻
处理，这时电压表的接入将影响原来的电路。
二、将表头改装成大量程电流表
g
g g
U U
R R R
=
+
( 1) g
g
U
R
U
−
g
U
U

如何将小量程的表头改装成大量程的电流表？
答案：(1)原理：要量度比较大的电流，可以给电流表并联一个分流电阻，即扩大了电
流表的量程，如图所示。
(2)分流电阻的计算
由并联电路特点得：(I－Ig)R＝IgRg，即 R＝
Ig
I－Ig
Rg＝
1
I
Ig
－1
Rg。若电流表扩大量程的倍
数 n＝
I
Ig
，则 R＝
1
n－1
Rg。
有一只量程为 1 mA的电流表，刻度盘共有 50格，若给它并联一个 0.01 Ω的电阻，则
可将它改装成一个量程为 1A的电流表。若要把这个量程为 1mA的电流表改装成一个量程为
10 V的电压表，应在电流表上串接一个________Ω的电阻。将这个电压表接在某段电路上，
指针偏转 40格，这段电路两...