11.4-2电表改装 学案—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（word含答案）

第十一章 第4节　串联电路和并联电路(电表改装)
【学习目标】
1．通过实例对比，引导学生思考特续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的电源。
2．通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。
3．通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。
【学习过程】
任务一：电压表的改装
1．情景讨论：
(1)如图所示，已知电流表内阻Rg=10 Ω，R0=990 Ω，此时电流表读数为I=2 mA，能否求出电阻R两端的电压？
U=I(R0＋Rg) =2×10-3×(10＋990) =2V
(2)现在有个待测电路电压大约为3V，但是身边没有电压表，只有一个电流表内阻为Rg=10 Ω，允许通过最大电流Ig=3mA。还有一个可以读出电阻阻值的电阻箱。大家能否通过现有的器材测出该电路电压？如果可以，请完成电路。若待测电路电压为3V，电阻箱至少需要调到多大阻值？
U=Ig (R0＋Rg)
代入3V= 3×10-3×(R0＋10)
得 R0=990Ω
2．拓展应用——电压表改装
(1)知识储备：电压表和电流表的核心部件是表头，表头就是小量程的电流表。从电路角度看，表头就是一个电阻，通过表头的电流可以利用电磁原理读出电流大小。表头主要有三个参数。①内阻Rg：表头本身的电阻。②满偏电流Ig：指针偏转到最大刻度时的电流。③满偏电压Ug：表头通过最大电流Ig时两端的电压。三个参数之间的关系满足：Ug＝IgRg。
(2)实验室常用的电压表有两个量程0~3V和0~15V。请大家用一个内阻Rg=10 Ω，满偏电流为Ig=3mA的表头，去完成改装。 (如何连接电路，需要多大的电阻R)
电压表 ①改装电路图 ②改装电路相关计算 ③表盘改装。
0~3V
U=Ig (R＋Rg)
代入3V= 3×10-3×(R0＋10)
得 R=990Ω

0~15V
U=Ig (R＋Rg)
代入15V= 3×10-3×(R0＋10)
得 R=4990Ω

(3)观察实际电压表内部结构，画出电路图。
任务二：电流表的改装
1．情景讨论：
(1)如图所示，已知电流表内阻Rg=10 Ω，R0=1Ω，此时电流表读数为I=2 mA，能否求出通过电阻R的电流？
IR =I＋I 0 = I＋=2＋20 =22 mA
(2)现在有个待测电路电流大约为0.6A，现在身边有一个电流表内阻为Rg=10 Ω，允许通过最大电流Ig=3mA。还有一个可以读出电阻阻值的电阻箱。大家能否通过现有的器材测出该电路电流？如果可以，请完成电路。若待测电路电流为0.6A，电阻箱至少需要调到多大阻值？

I＝＋Ig
代入600 mA＝＋3mA
得R0≈0.05Ω
2．拓展应用——电流表改装
(1)实验室常用的电流表有两个量程0~0.6A和0~3A。请大家用一个内阻Rg=10 Ω，满偏电流为Ig=3mA的表头，去完成改装。 (如何连接电路，需要多大的电阻R)
电流表 ①改装电路图 ②改装电路相关计算 ③表盘改装。
0~0.6A
I＝＋Ig
代入600 mA＝＋3mA
得R0≈0.05Ω

0~3A
I＝＋Ig
代入3000 mA＝＋3mA
得R0≈0.01Ω

(2)观察实际电流表内部结构，画出电路图。
【课堂总结】
(1)电压表改装：测量较大的电压时，将表头上串联一个较大的电阻，就改装成了电压表，即U＝Ig(R＋Rg)。
(2)电流表改装：测量较大的电流时，将表头上并联一个较小的电阻，就改装成了量程较大的电流表，即I＝＋Ig。
两表改装 比较项目 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电压表 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电流表
内部电路

扩大后量程 U＝Ig(R＋Rg) I＝＋Ig
R的作用 分压 分流
R的阻值 R＝－Rg R＝
电表的 总内阻 RV＝Rg＋R或RV＝ RA＝或RA＝

【课后巩固】
1．一量程为0.6 A的电流表，其刻度盘如图所示，若此电流表的两端并联一个电阻，其阻值等于该电流表内阻的一半，使其成为一个新的电流表，则图示的刻度盘上的一个小格表示多少安培？
[解析]　设该表内阻为Rg，并联电阻值为的分流电阻后，分流电阻承担的电流为
IR＝＝ A＝1.2 A
所以改装后的电流表的量程为
I＝IR＋Ig＝(1.2＋0.6) A＝1.8 A
所以每一个小格表示I0＝ A＝0.06 A。
[答案]　0.06 A
2．(多选)把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是(　　)
A．改装的原理是串联电阻有分压作用
B．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了
C．改装后原电流表自身的电阻也增大了
D．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变
AD　[电流表改装成电压表的原理是串联电阻的分压作用，故A正确；电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变，故B、C错误，D正确。]
3．电流表的内阻是Rg＝200 Ω，满刻度电流值是Ig＝500 μA，现欲把这个电流表改装成量程为1.0 V的电压表，正确的方法是(　　)
A．应串联一个0.1 Ω的电阻
B．应并联一个0.1 Ω的电阻
C．应串联一个1 800 Ω的电阻
D．应并联一个1 800 Ω的电阻
C　[把电流表改装成电压表需串联一个电阻R，改装后U＝Ig(Rg＋R)，解得R＝－Rg＝ Ω＝1 800 Ω，即应串联一个1 800 Ω的电阻，C正确。]
4．如图是有两个量程的电压表，当使用A、B两个端点时，量程为0~10V；当使用A、C两个端点时，量程为0~100V。已知表头的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1mA，求R1、R2的值。
UAB=Ig (R1＋Rg)
代入10V= 1×10-3×(R1＋500)
得 R1=9.5×103Ω
UAC=Ig (R1＋R2＋ Rg)
代入100V= 1×10-3×(9.5×103＋R2＋500)
得 R2=9×104Ω
5．如图是有两个量程的电流表，当使用A、B两个端点时，量程为0~1A；当使用A、C两个端点时，量程为0~0.1A。已知表头的内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2mA，求R1、R2的值。
I＝＋Ig I＝＋Ig
代入1000 mA＝＋2mA 代入100mA＝＋2mA
解得R1＝0.41Ω R2＝3.67Ω