在初中階段,“兩表一器”是指電壓表、電流表和滑動變阻器,歐姆表不作教學要求。電流表可以看作一個讀出電流值的極小電阻,大量程電流表是由小量程電流表改裝而成的,其工作原理與電動機的工作原理相同,即通電的導體在磁場受到力的作用。
有一隻内阻(設為Rg)為10歐姆,滿偏電流(通過此表的最大電流,設為Ig)為30mA的電流表,如果把此表直接當作電流表使用,測量的最大電流隻可以是30mA,刻度方法,把0--30mA劃分為30等份,每一等份表示1mA,這就是量程為0--30mA的電流表。
實際測量的電流值要大于30mA,如實驗室中的學生電流表有0.6安培和3安培雙量程,這時,我們可以采用分流原理來擴大電流表的量程,在中學階段,分流基本上是并聯小電阻來完成。例如改裝成可以測量最大電流為0.6安培的電流表,則需要把上述小量程電流表并聯一個小電阻R。使這個電阻分流0.57安培,R。的計算方法用歐姆定律或者分流原理,所以,R。=0.03安培×10歐姆/0.57安培=0.53歐姆。同理,改裝成可以測量最大電流3安培的電流表,則要把上述小量程電流表并聯一個電阻R’,使這個電阻分流2.97安培的電流,可計算R’=0.10歐姆。
如果要改裝成雙量程電流表,則一條刻度線要代表兩個電流值,此時,大量程是小量程的5倍,實際制作電流表時,是按照下圖來改變并聯(分流)電阻的大小,如圖,連接ac,分流電阻是R1,R2和毫安表Rg串聯;連接ab, R1和R2串聯,分流電阻值是R1 R2。由于R1 R2>R1,R1的分流值大于R1 R2的分流值,因此,連接ac時是大量程,連接ab時是小量程。根據上述計算,R1=0.1歐姆,R1 R2=0.53歐姆,則R2=0.43歐姆。
電流表内阻的計算方法。接小量程0.6安培時,電流表的總電阻為0.53×10Ω/(0.53 10)Ω=0.50Ω,接大量程3安培時,電流表的總電阻為0.1×10.43Ω/(0.1 10.43) Ω=0.097Ω,計算數據說明電流表串聯接入電路中,為什麼相當于一根導線(初中物理)。
把0--0.6安培劃分為30等份,每一等份就表示0.02安培,這就是量程為0--0.6安培的電流表。把0--3安培劃分為30等份,每一等份表示0.1安培,就是量程為0--3安培的電流表。很明顯,同一條刻度線表示的兩個刻度值是5倍的關系。
電流表在電路中的應用。舉二例
1,實驗室有一種小量程的電流表叫毫安表,如上圖,在進行某些測量時,其電阻不可忽略。在電路中,我們可以把毫安表看成一個可以讀出電流值的定值電阻,通過它的電流可以從表盤上讀出。利用圖示電路可以測量一個毫安表的電阻,電源的電阻不計,R1=140Ω,R2=60Ω。當開關S1閉合、S2斷開時,毫安表的讀數為6 mA;當S1、S2均閉合時,毫安表的讀數為8 mA。求毫安表的電阻RA和電源的電壓U。(參考答案:40歐姆、1.44伏特)。
2、現一隻滿偏電流Ig=3mA的電流計G,已知其電阻Rg=100Ω,現在需要把它改裝成一隻量程為3A的電流表,如上圖所示。求(1)電阻Rx的阻值(2)求改裝後的電流表内阻值;(3)如圖,将改裝後的電流表接入右邊的電路中。已知電源電壓U=10V,電阻R1=5Ω,閉合開關S,移動滑動變阻器的滑片P,使電流表的示數I=1.0A。求此時滑動變阻器接入電路中的阻值R2,以及通過原電流計G的電流I1。(參考答案:(1)、0.10歐姆。(2)、0.10。(3)、4.9歐姆。約0.001安培或1mA)。
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