电表读数及电路设计方法

电表读数方法及电路设计原理电流表电压表符号内阻理想电流表ＲＡ＝0理想电压表ＲＶ→∞连接方法串联在电路中并联在电路中电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出量程选择量程不宜过大也不应过小，保证能转过刻度四分之一到满偏（或接近满偏）V+-A+-一、电表的读数最简单的读数规则：1、读出分度数：整分度数+不足一分度的估计值（0.1--0.9分度）2、用读出的分度数乘上最小分度代表的值，即为所读数。已知电流表量程3A，电压表量程15V，读出量表的读数18.6×0.1A=1.86A12.0×0.5=6.00V甲乙量程读数3A0.6A量程读数3V15V1、测量误差出现在哪一位，有效数字相应保留到哪一位，在中学阶段一般根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置。常见的有效数字位数的保留方法：最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，保留最小分度的下一位.实例一：学生电流表、电压表的度数：最小分度是0.1A的电流表（量程为3A）最小分度为0.1V的电压表（量程为3V）读到小数点后两位标准的有效数字位数的保留方法2、最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，可以保留到同一位。恰对齐刻度时，也可保留到下一位最小分度是0.02A的电流表（量程为0.6A）读到小数点后2位最小分度为0.5V的电压表（量程为15V）读到小数点后1位(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图9、图10所示．电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________．图9图10解析因为电流表的最小刻度为5mA，故读数时只需要精确到1mA，所以电流表的读数为115mA，而电压表的最小刻度为0.1V，故读数时要估读到0.01V，所以电压表的读数为5.00V．等效电阻RL＝UI＝5.00115×10－3Ω≈43.5Ω，结合图象可知热敏电阻所处环境的温度约为64.0℃.(4)若测量时，A1未调到满偏，两电流表的示数如图13所示，从图中读出A1的示数I1＝__________，A2的示数I2＝____________；由读出的数据计算得Im＝________.(保留3位有效数字)图13(5)写出一条提高测量准确度的建议：__________________________________(4)电流表A1量程为5mA，最小分度值为0.1mA，所以读数为3.00mA；电流表A2量程为1mA，最小分度值为0.02mA，所以读数为0.660mA.由并联分流规律可知I1I2＝r2＋R1r1＝0.6ImI2⇒Im＝r2＋R1r1×I20.6＝55.010.0×0.6600.6mA＝6.05mA.当选用万用表的电压挡、电流挡测量时，万用表就相当于一个电压表或电流表。读数时首先确定量程的最小分度值是多少，接着确定误差出现在哪一位，然后按照上面提到的原则进行读数！实例二、多用电表测量电流和电压时的读数量程读数量程读数50V100mA10V10mA电学实验设计一、原则：安全、准确、方便安全：量程选择----电路中最大电流及电压准确：安培表、伏特表示数足够大（二分之一以上）欧姆表指针在中间（中值电阻附近）伏安法测电阻合理选择安培表的内外接；据欧姆定律设计合理的测量电路方便：滑动变阻器首选限流式连接（阻值大于待测电阻）分压式连接：必须电压从零增加；滑动变阻器阻值太小，不能起到保护、和多测数据的要求。（阻值小于待测电阻时）二、分析角度：参数、测量电路、控制电路答题技巧仪器选择的基本思路在高考实验题中，仪器的选择是一种重要题型，通过合理选择实验仪器能够考查学生的实验能力．仪器选择的基本原则是：安全可行、精确合理、操作方便．选择仪表时，要先对电路中的最大值和最小值进行估算，使最大值与仪表量程接近，最小值在仪表量程的25%左右，若实验中要测量物理量的多个值，则两值之间必须存在明显的差别，否则误差会大．在给定电源的仪器选择中，一般先根据电动势的大小选择电压表，然后根据欧姆定律选择电流表，对于滑动变阻器，若实验使用分压电路，在满足额定电流情况下，选择阻值较小的；若使用限流电路，应选择和测量电路电阻阻值差不多的变阻器．本题中电压表V2、电流表A1即按此方法选出．1、参数计算：目的选择合适的量程或合适的电表2、测量电路：目的利用欧姆定律设计电路A、电流表的内外接；B、表的活用；C、电阻的活用及表的改装3、控制电路：目的选择变阻器的分压式和限流式电路A、首选限流式；B、大“限”小“分”；C、从零测电压、多测数据、限流烧表等选分压式电动势额定电压电压表量程最大电流额定电流电流表量程指滑动变阻器电阻略大于待测电阻；为方便调节通常不超过4、5倍滑动变阻器电阻小于待测电阻；通常是待测电阻1倍以下3．伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差分析电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RVRx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻(2)两种电路的选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．②临界值计算法RxRVRA时，用电流表外接法；RxRVRA时，用电流表内接法．③实验试探法：按图3接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．图3③测试判断法：Rx，RA，RV大约值都不清楚时用此法．如上图所示，将单刀双掷开关S分别接触a点和b点，若看到电流表读数变化较大，说明电压表分流影响较大，应该用内接法；若看到电压表读数变化较大，说明电流表分压影响较大，应该选用外接法．从电流表和电压表的内阻已知时，两者分别可视为阻值为ＲＡ和ＲＶ的电阻，据此可以灵活多变地设计出多种测电阻、电流、电压的电路，如图（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）（g）所示部分电路．V1V2Rx(a)VXV1(b)V2V1RX（c）A灵活设计测量电路A1A2Rx（d)A1A2RxR0(f)A1(e)AxVAR0RX（g）四、变阻器的分压式接法和限流式接法接法项目限流式分压式电路组成(1)两种接法比较方式内容限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件四、变阻器的分压式接法和限流式接法接法项目限流式分压式电路组成例1：有一个小灯泡标有“6V、0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，有下列器材可供选用：A．电压表(0～5V，内阻10kΩ)；B．电压表(0～10V，内阻20kΩ)；C．电流表(0～0.3A，内阻1Ω)；D．电流表(0～0.6A，内阻0.4Ω)；E．滑动变阻器(30Ω，2A)；F．学生电源(直流9V)，还有开关和导线(1)实验中电压表应选________，电流表应选________．(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图．BC分压式电路，安培表外接题型实验原理及实验器材的考查【例】在“测定金属的电阻率”的实验中，如提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1mm，长度约为80cm，阻值约为3Ω.使用的电压表有3V(内阻约为3kΩ)和15V(内阻约15kΩ)两个量程，电流表有0.6A(内阻约为0.1Ω)和3A(内阻约为0.02Ω)两个量程．供限流用的滑动变阻器有A：0～10Ω；B：0～100Ω；C：0～1500Ω三种．可供选择的实验电路图有①、②两种．用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则()1、电流表量程选_______;电压表量程选___________2、滑动变阻器选择________3、画出原理图4、连接实物图。0.6A3VA限流式电路、安培表外接连接实物图答题技巧实物图连接的技巧实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效的题型，连线前一定要画出实验电路图，然后按图连线，且必须注意以下几点：①连线不能交叉；②必须把线接在接线柱上；③电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出；④变阻器应处在有效控制状态．在实际操作中，画电路图时，各元件的相对位置应尽量与实物图相吻合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连测量电路．要特别注意变阻器的分压连接，把变阻器的全电阻、开关、电源连成干路，取变阻器的部分电阻与测量电路并联即可．分压式、安培表内接的电路连接：限流式、安培表外接的电路连接：实物连接图训练单刀双掷开关的连接训练利用两个定值电阻和一个电压表，测电源电动势