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南师附中物理竞赛讲义 12.4电表改装


12.4 电表改装
一、灵敏电流计 G 工作原理:通电导线在磁场中受到偏转力矩。 常用参数:表头内阻 R ,满偏电流 I g g R 约为几十至几百欧 g I 极小,约为几十微安至几毫安 g 对灵敏电流计加以改装,可以增加它的量程,或测量其它物理量 二、灵敏电流计 G 改装为电流表 A 改装目的:扩大量程,用通过表头 G 较小的电流 来表征通过电流表的较大电流。 改装方

法:并联电阻,干路电流即实测电流。 假设需将量程扩大 n 倍,则并联的电阻为

R?

Rg n ?1

多量程的电流表电路见右图。 三、灵敏电流计 G 改装为电压表 A 改装目的:扩大量程,用通过表头 G 两端较小的电 压来表征通过电流表两端较大的电压。 改装方法:串联电阻,总电压即实测电压。 假设需将量程扩大 n 倍,则串联的电阻为

R ? (n ?1)Rg
多量程的电压表电路见右图。 例 1、 一个电压、 电流两用表中, 两个电流表, 量程为 I1=1mA, I2=500mA;一个电压档,量程为 U=10V。已知表头 G 的满偏 电流 Ig=500μ A,内阻 Rg=600Ω ,求 R1、R2、R3 的阻值。

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例 2、某分压电阻串联在电压表上,使测量的电压量程扩大到 n 倍;另一个分压电阻串联在 电压表上,使测量的电压量程扩大到 m 倍。如果把这两个电阻并联后再串联接在电压表上, 问它的量程扩大多少倍?

例 3、实验室有一个破损的多量程动圈式直流电流计,有 1mA、10mA 和 1OOmA 三档,由一个 单刀三掷开关转换,其内部电路如图所示.电流计的表共已烧坏,无法知道其电特性,但三 个精密分流电阻完好,测得 R1=144 ? .现有两个表头 A 和 B,外形都与原表头相同.表头 A 的满刻度电流为 O.2mA,内阻为 660 ? ;表头 B 的满刻度电流为 O.5mA,内阻为 120 ? .问 保留分流电阻 R1、R2 和 R3 的情况下,应该用哪个表头修复此电流计?怎样修复?

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例 4、欲测电阻 R 的值,现有几个标准电阻,一个电池和 一只未经标定的电流计连成如图电路。第一次与电流计并 联的电阻 r 为 50.00Ω ,电流计的示数为 3.9 格;第二次 r 改用 100.00Ω , 电流计的示数为 5.2 格; 第三次 r 改用 10.00 Ω ,同时将待测电阻 R 换成一个 20.00kΩ 的标准电阻,结 果电流计的示数为 7.8 格。已知电流计的示数与通过的电 流成正比,求电阻 R 的值。

例 5、一台高级灵敏电流计,每一个量程范围都含有各自独立的线路,当选用 10μA 档时, 电流计接入某一电路中,电流计指示的电流强度为 I1=2.95μA,然后将转换开关到 3μA 时, 电流计指示的电流强度为 I2=2.90μA,求出在接入电流计之前电路中的电流强度 I0。

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四、灵敏电流计 G 改装为欧姆表 改装电路见右图: 1、欧姆表内部有电源 2、使用前需要调零 将两表笔短接,此时,被测电阻为 0,调整 R0,使灵敏 电流计满偏。即电阻的零刻度在指针偏转最大处

Ig ?

?
Rg ? R0 ? r

?

?
R内

3、将两表笔断开,此时,被测电阻为∞,电流计不偏转。 4、当被测电阻 Rx=R 内时,I=Ig/2,电流计半偏,即正中间 的电阻刻度刚好等于内阻,也叫做中值电阻 5、当被测电阻为 R 时 x

Ix ?

?

R内 ? Rx

由于电流和电阻不是线性关系,因此欧姆表上的电阻刻度是不均匀的。 例 6、 设某欧姆表的刻度盘如图所示, AB 弧为以指针转 轴为圆心的圆弧,两表笔分开时指针指 A,接触时指针 指 B。C 为 AB 弧的中点,D 为 AC 弧的中点,E 为 AD 弧的中点,F 为 CB 弧的中点。已知欧姆表的 R 总为 4.8k Ω ,电流指针偏转的角度与电流成正比(即电流表的刻 度是均匀的) ,则 A、B、C、D、E、F 各点代表的电阻 值是多少?

例 7、 现有一只满偏电流为 Ig, 内阻为 r 的半偏向电流表表头。 试用它及其它一些必要元件, 设计出一只顺向刻度欧姆表,画出其线路图并粗略指明其刻度值。

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