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给初中生讲讲高中物理之《恒定电流》(中下)

2022-07-27 12:43 作者:素樱罗的paper  | 我要投稿

大家好,今天我们讲电表的改装与多用电表(欧姆表)。

老规矩,先来两道题回顾上一篇文章的知识。

2020新高考Ⅰ卷
习题2

答案还是会放在评论区。

我们来讲电表的改装。我们用的电流表和电压表都是由表头改装而来。表头就是一个灵敏电流计,它自己的测电流原理你不用管。接下来的讲解我们让表头的满偏电流为1mA,内阻为100Ω。这也是很经典的数据了。表头自身没啥本事,只能测很小的电流,自身阻值也不小。但如果它和其他东西合作,就能创造它的价值。

先来看电压表。我们想要一个双量程电压表,量程为0~3V与0~15V。而表头指针满偏时其两端电压只有0.1V,我们要获得0~3V的量程,那这时满偏处的刻度就要把1mA改成3V,要凑满3V,就要串联一个电阻分2.9V的电压。0.1V用100Ω,2.9V就用2.9kΩ。同理,为了获得0~15V的量程,就再串一个电阻分12V电压。3V用了3kΩ,12V就用12kΩ。我们就这样改好了电压表。然后,只要拿起修正带,把G改成V,标上刻度就finish。

电压表的内芯

这里也可以看到,电压表的内阻确实很大,但也不是无穷大

为了获得双量程电流表,0~0.6A与0~3A量程,我们显然需要给表头并联电阻分流。

电流表的内芯

你能说说为什么这里3A的接线柱在0.6A接线柱的左边吗?

这里把具体阻值算出来有亿点烦,所以我们就列个式子意思一下了。

这个方程组就给头铁大军来解了

这样,你应该也会改装电流表了。一点也不难,对吧

多用电表大概长这样

接下来看多用电表。多用电表也是由表头改装而来,能测交/直流电流、交/直流电压和电阻。我们暂时不管交流,直流电流电压的改装原理与上面是一样的,我们主要看它测电阻的原理

测电阻

我们首先将红黑表笔(就是导线)连在一起,调节滑动变阻器使表头满偏。此时表笔之间接入电阻为0,我们就在刻度盘最右边标上0。今后我们每次用多用电表测电阻时也都要进行这步操作调零,这一步有个专门的名字,叫欧姆调零。如果使用电表前发现指针不在最左边于是扳回指针的操作也是调零,但这叫机械调零。

当指针半偏时,这说明其中的电流是满偏电流的一半,也就是说表笔之间的电阻等于电表的内电阻吧,假定电表内阻为150Ω,那么待测阻值就是150Ω。我们叫这样的数据为中值电阻。

当指针指向最左端时,说明没有电流通过表头,说明表笔之间的电阻为无穷大。

通过上面的分析,我们已经能很明显地看到,欧姆表的刻度不均匀。

刻度就可能是这样分布的。显然,为了减小误差,我们要尽量让指针往右边偏。但我们要测的阻值可不一定就在这个范围,所以多用电表的欧姆档有多个倍率选择。有“×1”的,“×10”的,“×100”的等等,如果指针都半偏,那么待测阻值分别为150Ω,1500Ω,15000Ω。每次换倍率都会改变阻值,于是要重新进行欧姆调零。其实就是调滑动变阻器改变中值电阻。这么说可能有些不清楚,我放个图让大家感受一下。

多用电表内芯

1,2测电流,5,6测电压。3,4测电阻。4的倍率会更高,因为多串了一个电阻,中值电阻大。

欧姆表测电阻一般误差较大,所以用来粗略地测量。要精确测量还是用伏安法。欧姆表使用完后要把开关置于“OFF”档或交流电压最高档。长期不用应取出电池。

好了,今天讲的主要是电表。记得一键三连支持作者。

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