對電表改裝、校準(zhǔn)及其規(guī)律的探究

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室常用的電表大都是在磁電式電流表的基礎(chǔ)上改裝而成，因?yàn)榇烹娛诫娏鞅砹砍绦?，允許通過的最大電流、最大電壓都有一定的限制，如果測量大電流、大電壓就必須將其改裝擴(kuò)大量程。

1 磁電式電流表--（靈敏電流計(jì)）

(1)磁電式電流表的本質(zhì)是通電線圈在磁場中受到磁力矩而轉(zhuǎn)動，從而帶動與相連的彈簧發(fā)生扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生反力矩，其中M磁=NBIS，M反=kθ，當(dāng)M磁=M反時(shí)通電線圈停止轉(zhuǎn)動，根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能知道回路中的電流。這種電表的靈敏度很高，但量程很小，因此有時(shí)也稱為靈敏電流計(jì)或表頭。

（2）三個(gè)參數(shù)

內(nèi)阻Rg：通電線圈的電阻，約為幾百Ω到幾kΩ。

滿偏電流Ig：指針指到最大刻度時(shí)的電流，約幾百μA~幾mA。

滿偏電壓Ug：指針達(dá)到最大刻度時(shí)電表兩端所加電壓，因Ug=IgRg，Ig較小，所以Ug較小，通常不超過1V。

2 將靈敏電流計(jì)改裝為大量程的電壓表-○V-、電流表--

例3 現(xiàn)有兩個(gè)完全相同的電壓表，有3V、15V的兩種量程。

（1）若選用不同的量程將它們串聯(lián)起來，求兩個(gè)電表的示數(shù)之比、指針偏轉(zhuǎn)之比。

（2）若選用不同的量程將它們并聯(lián)起來，求兩個(gè)電表的示數(shù)之比、指針偏轉(zhuǎn)之比。

分析與解 不管是什么電表，示數(shù)之比就是實(shí)際讀數(shù)之比，而指針偏轉(zhuǎn)之比取決于流過靈敏電流計(jì)的示數(shù)之比。要得到結(jié)果只有從其本質(zhì)出發(fā)，畫出其原理示意圖。

設(shè)串聯(lián)R1的電壓表量程為3V，串聯(lián)R2的電壓表量程為15V，如圖1所示，當(dāng)將兩個(gè)電壓表串聯(lián)起來，流過靈敏電流計(jì)的示數(shù)相同，指針偏轉(zhuǎn)之比為1∶1，因它們的內(nèi)阻之比為1∶5，根據(jù)歐姆定律得兩個(gè)電表的示數(shù)之比為1∶5。

將兩個(gè)電壓表并聯(lián)起來，因兩個(gè)電壓表上電壓相同，電表的示數(shù)之比為1∶1，但因它們的內(nèi)阻之比為1∶5，流過靈敏電流計(jì)電流之比即指針偏轉(zhuǎn)之比為5∶1。

例4 現(xiàn)有兩個(gè)完全相同的電流表，有0.6A、3A的兩種量程。

（1）若選用不同的量程將它們串聯(lián)起來，求兩個(gè)電表的示數(shù)之比、指針偏轉(zhuǎn)之比。

（2）若選用不同的量程將它們并聯(lián)起來，求兩個(gè)電表的示數(shù)之比、指針偏轉(zhuǎn)之比。

分析與解 設(shè)并聯(lián)R1的電流表量程為0.6A，并聯(lián)R2的電流表量程為3A，如圖2所示，當(dāng)將兩個(gè)電流表串聯(lián)起來，因串聯(lián)電路電流處處相等，流過兩表示數(shù)之比為1∶1，但因它們的內(nèi)阻之比為5∶1，由歐姆定律得兩個(gè)電表上的電壓之比為5∶1，從而得出流過靈敏電流計(jì)示數(shù)即指針偏轉(zhuǎn)之比為5∶1。當(dāng)將兩個(gè)電流表并聯(lián)起來，并聯(lián)電流電壓相同，靈敏電流計(jì)中電流相等，指針偏轉(zhuǎn)之比為1∶1，但因兩電表內(nèi)阻之比為5∶1，所以它們示數(shù)之比為1∶5。

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(欄目編輯王柏廬)