电压表及电流表电路的设计

检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。

有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。

本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。

系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。

关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。

0R I 图 1-10RI mA 500图 1-2仪表电压、电流量程的扩展一．实验目的1．掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方法； 2．学会校验仪表的方法。

二．原理说明多量程电压表或电流表由表头和测量电路组成。

表头通常选用磁电式仪表，其满量程和内阻用Iｍ和R 0表示。

多量程（如1V 、10V ）电压表的测量电路如图1－1所示，图中R 1、R 2称为倍压电阻，它们的阻值与表头参数应满足下列方程：V 1)(10m =+R R I V 10)(210m =++R R R I多量程（如10ｍA 、100ｍA 、500ｍA ）电流表的测量电路如图1－2所示，图中R 3、R 4、R 5称为分流电阻，它们的大小与表头参数应满足下列方程：3543m 01010)(-⨯⨯++=R R R I R354m 3010100)()(-⨯⨯+=+R R I R R 35m 43010500)(-⨯⨯=++R I R R R当表头参数确定后，倍压电阻和分流电阻均可 计算出来。

根据上述原理和计算，可以得到仪表扩展量程的方法。

扩展电压量程：用表头直接测量电压的数值为I ｍR 0，当用它来测量1V 电压时，必须串联倍压电阻R 1，若测量10V 电压时，必须串联倍压电阻R 1和R 2。

扩展电流量程：用表头直接测量电流的数值为I ｍ，当用它来测量大于I ｍ的电流时，必须并联分流电阻R 3、R 4、R 5，如图1－2所示，当测量10ｍA 时，‘－’端从‘ａ’引出，当测量100ｍA 时，‘－’端从‘ｂ’引出，当测量500ｍA 时，‘－’端从‘ｃ’引出。

通常，用一个适当阻值的电位器与表头串联，以便在校验仪表时校正测量数值。

磁电式仪表用来测量直流电压、电流时，表盘上的刻度是均匀的（即线性刻度）。

因而，扩展后的表盘刻度根据满量程均匀划分即可。

在仪表校验时，必须首先校准满量程，然后逐一校验其它各点。

三．实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL －06组件或EEL 系列主控制屏） 2．恒压源（EEL —Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种图 1-3配置（1）＋6 V （+5V ），＋12V ，0～30V 可调或（2）双路0～30V 可调。

电工多量程直流电压表电流表的设计电工技术项目教程电工多量程直流电压表电流表的设计【项目内容】电路模型和电路中的物理量电路中常用元器件的认识;电源和负载基尔霍夫定律及应用。

电压源、电流源及等效变换戴维南定理多量程直流电压表、电流表电路的设计。

【项目知识目标】了解电路的组成,电路模型的概念理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念; 掌握电路中电位的计算方法、电功率的计算理解电阻串联电路的等效变换及分压公式,电阻并联电路的等效变换及分流公式,较熟练地进行一般电阻混联电路的等效变换掌握基尔霍夫电流和电压定律,掌握支路电流法,能较熟练地利用支路电流法求解较复杂的电路;理解电压源和电流源的特性,掌握两种电源模型的等效变换的方法理解戴维�1�7�1�7定理,掌握用戴维南定理求解电路的方法能分析实际的直流电路。

电工技术项目教程任务2.1 认识电路〖任务描述〗在人们的生活实践、生产实践及其他各类活动中,已普遍地使用电能,可以说人们已离不开电能的使用。

电路是传输或转换电能不可缺少的"载体"。

本任务学习电路的组成及作用、理想电路元件及电路模型;电路中的物理量;电阻器、电容器、电感器的参数,电流与电压的关系;简单直流电路的连接及测试。

〖任务目标〗了解电路的组成,电路模型的概念,电阻器、电容器、电感器的作用;理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念;掌握电路中电位、电功率的计算方法,电阻、电容、电感的电流与电压的关系;掌学习安装简单直流照明电路;学会使用稳压电源、直流电压表、电流表的使用方法。

电工技�1�7�1�7项目教程1.电路的组成及作用2.理想电路元件及电路模型3.电路中的物理量例2.1 如图2.3所示电路,已知试求分别以A点、B点为参考点时,各点的电位V A 、V B 、V C 、V D 及U CD 。

解以A 点为参考点时V A =0V(零电位点的电位为零) V B =-I 3 R 3=10×6=60(V) V C =I 1 R 1 =4×20=80(V) V D =I 2 R 2 =6×5=30(V) U CD =V C -V D =8030=50(V) 以B点为参考点时V B =0V V A =I 3 R 3 =10×6=60(V) V C =E 1 =140(V) V D =E 2 =90(V) U CD =V C -VD =14090=50(V) S R L R oE 图2.2 电路模型图2.3 例2.1图E 2E 1 R 1 R 2 R 3 A B I 1 I 2 I 3 C D 电工技术项目教程例2.2 图2.6所示为某电路的部分电路,已知E=4V, R=1Ω,求(1)当Uab= 6V,I=(2)当Uab=1V,I=bI图2.6 例2.2图ERa 解(1)设定电路中物理量的参考方向如图2.6所示�1�7�1�7 (A) I>0表明电流的实际方向与参考方向一致。

电压表和电流表在电路中的作用分析作者：王韵洁来源：《中国校外教育·综合(上旬)》2014年第11期初中电学学习过程中，电压表、电流表在电路中的作用及电路出现故障后电表的变化是学习的难点，结合自己的学习体会对电压表和电流表的应用进行了分析，对此难点进行总结归纳。

电流表电压表故障短路断路电压表和电流表的作用当然是测定电流和电压，但是在电路中出现电压表和电流表后，电路会出现一些变化，这时，学习障碍就显现出来了，我结合自己的学习体会对电压表和电流表的应用进行了分析总结，和大家一起分享。

一、有表电路的识别电压表和电流表接入电路中后，由于电流表的内阻比较小、电压表的内阻比较大，可以把电压表所在位置看成是开路，而电流表所在位置看成是一根导线，然后依据电路的知识，判断电路的连接方式。

在判断完连接方式后，再依据电流表和电压表所在位置确定它们的测量对象。

如图1中灯泡的连接方式是〒〒〒〒〒，电压表V1、V2分别测量〒〒〒〒〒、〒〒〒〒〒的电压。

【分析解答】把电压表V1、V2看成是开路，甚至可以“抹掉” V1、V2，发现三个灯泡是串联的，再分析电流由ABCDEFG能够分析出V1 测 AD之间的电压（即L1和L2电压之和）、V2 测CF之间的电压（即L2和L3电压之和）。

同理，图2中把电流表看成一根导线，判断三个灯是并联的，再分析电流流过的路径知道，A1 测总电流，A2测L2和L3电流之和、A3 测L1的电流，A4 测L1和L2电流之和。

【知识说明】由于初中阶段知识的局限，可以认为电压表内阻与用电器或导线相比相对比较大，电流表内阻比较小，这样电压表所在位置是开路的，电流表所在位置用一根导线代替。

【举一反三】1.如图3所示，开关S闭合，灯L1、L2是〒〒〒〒〒联在电路中的，电压表V1测〒〒〒〒〒两端的电压，电压表V2测〒〒〒〒〒两端的电压。

2.如图4所示，开关S闭合，灯L1、L2、L3是〒〒〒〒〒联在电路中的，电流表A1测〒〒〒〒〒的电流，电流表A2测〒〒〒〒〒，电流表A3测〒〒〒〒〒。

电压表和电流表简介电压表和电流表是电学实验中常用的测量仪器。

它们被用于测量电路中的电压和电流，对于电路故障排查和电路设计都具有重要意义。

本文将介绍电压表和电流表的原理、使用方法以及注意事项。

电压表原理电压表是一种用来测量电路中电势差（电压）的仪器。

它通过将电路中的一对电极连接到被测电压的两个位置，借助内部的电路和指针或数字显示屏来显示电压数值。

电压表的原理基于欧姆定律和伏特定律。

根据欧姆定律，电路中的电流（I）与电压（V）和电阻（R）之间的关系为 V = I * R。

通过将电流流经内部的电阻，电压表可以测量电阻两端的电势差，并利用伏特定律将电势差转化为电压值。

使用方法使用电压表需要注意以下几点：1.选择适当的量程：根据被测电压的预估值选择合适的量程，以保证测量的准确性。

过大的量程会使得指针或数字显示屏无法显示准确数值，而过小的量程可能导致过载损坏电压表。

2.接线正确：将电压表的正负极正确连接到被测电压的正负极上。

通常，红色接线为正极，黑色或蓝色接线为负极。

3.零位校准：在测量前，需要将电压表的指针或数字显示设为零位，以确保测量的准确性。

4.注意安全：在测量高电压时，确保自己的安全。

避免触摸带电部分，需要使用绝缘手套和绝缘工具。

注意事项•电压表一般是用来测量直流电压，但有些电压表可以用来测量交流电压。

需要根据实际需要选择合适的电压表。

•电压表的内阻很大，连接到电路中时会产生电流的负载效应。

在一些特殊情况下，这个负载效应可能会影响到被测电路的工作状态。

•长时间不使用电压表时，建议将测量范围设为最小值，以防止内部元件损坏。

电流表原理电流表是一种用来测量电路中的电流的仪器。

它通过将电路中的电流流经仪器内部的电路，利用电流对电阻产生的电压差来测量电流的大小。

电流表的原理基于安培定律和欧姆定律。

根据安培定律，电流通过导线的大小与通过该导线所围成的面积成正比。

通过将电流通过内部的电阻，电流表可以测量电阻两端的电压，并利用欧姆定律将电压转化为电流数值。

电流表电压表故障教学设计引言电流表和电压表是电路中常见的测量仪器。

然而，在使用这些测量仪器时，难免会遇到一些故障。

本文将介绍一种针对电流表和电压表故障的教学设计，旨在帮助学生更好地理解和解决仪器故障。

一、故障现象及原因分析1.电流表故障现象（1）指示器无反应：原因可能是输入电压低于电流表的工作范围，或者电流表损坏。

（2）指针偏移不准：原因可能是电流表磁场不均匀，或者指针受到外力干扰。

（3）指示器抖动：原因可能是电流表内部存在电感，电感与外部电场相互作用导致抖动。

2.电压表故障现象（1）读数不稳定：原因可能是电压表与电路接触不良，或者开关接触不良。

（2）误差较大：原因可能是电压表本身的精度不高，或者使用过程中误操作导致。

二、教学设计1.理论讲解首先，对电流表和电压表的原理进行详细的讲解。

学生需要了解电流表和电压表的结构和工作原理，以及仪器的量程范围和精度要求。

然后，介绍电流表和电压表常见的故障现象和原因，并进行原理分析。

通过理论讲解，帮助学生建立起故障现象与原因之间的联系。

2.故障模拟实验在实验室中，设置故障模拟实验。

通过调整输入电压或操作开关，模拟出电流表和电压表常见的故障现象，让学生亲自操作并观察。

学生需要记录下观察结果，并进行故障现象的分析。

鼓励学生进行讨论，提出自己的观点和解决方案。

3.故障解决实践设置一组真实的电路实验，要求学生使用电流表和电压表进行电路测量。

在实验过程中，有意设置一些故障，让学生亲自解决。

学生需要根据实际情况进行故障的排除和修复。

鼓励学生通过自主思考和实践，找出故障的原因，并尝试不同的解决方法。

4.故障案例分析提供一些实际的故障案例，要求学生进行分析和解决。

学生需要借助所学的理论知识和实践经验，找出故障的原因，并提出合理的解决方案。

鼓励学生进行团队合作，通过集思广益，共同解决故障问题。

同时，注重培养学生的创新思维和问题解决能力。

结论通过本教学设计，学生能够更加深入地了解电流表和电压表的工作原理，掌握常见故障的排除和修复方法。

电流表和电压表的使用1、电压是形成电流的原因：电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。

电源提供电压的装置2、电路中获得持续电流的条件：①电路中有电源(或电路两端有电压)；②电路是连通的。

注：说电压时，要说“xxx”两端的电压，说电流时，要说通过“xxx”的电流。

1、国际单位：V常用单位：kV、mV、μV换算关系：1Kv=1000V1V=1000mV1mV=1000μV2、记住一些电压值：一节干电池1.5V一节.电池2V家庭电压220V安全电压不高于36V电压测量1、仪器：电压表，符号：2、读数时，看清接线柱上标的量程，每大格、每小格电压值3、使用规则：两要、一不①电压表要并联在电路中。

②电流从电压表的“正接线柱”流入，“负接线柱”流出。

否则指针会反偏。

③被测电压不要超过电压表的最大量程。

（0～3V；0～15V），各量程的分度值依次是0。

1V，0。

5V；电压表的读数等于指针偏转的格数乘以分度值；电流定义1、电荷的定向移动形成电流；2、规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向3. 电源外部，电流的方向从电源的正极流向负极4电流：表示电流强弱的物理量，符号I单位：安培，符号A，还有毫安(mA)、微安(μA)1A=1000mA1mA=1000μA电流强度(I)等于1秒内通过导体横截面的电荷量；I=Q/t，其中I的单位A，Q的单位C，t的单位s电流的测量：用电流表；符号A1、电流表的结构：接线柱、量程、示数、分度值；2、电流表的使用(1)先要三“看清”：看清量程、指针是否指在零刻度线上，正负接线柱(2)电流表必须和用电器串联；(相当于一根导线)(3)选择合适的量程(如不知道量程，应该选较大的量程，并进行试触。

)注：试触法：先把电路的一线头和电流表的一接线柱固定，再用电路的另一线头迅速试触电流表的另一接线柱，若指针摆动很小(读数不准)，需换小量程，若超出量程(电流表会烧坏)，则需换更大的量程。

3、电流表的读数(1)明确所选量程；(2)明确分度值(每一小格表示的电流值)(3)根据表针向右偏过的格数读出电流值比较项目电流表电压表用途测量电路中通过的电流测量电路两端的电压元件符号连接方式与被测用电器串联与被测用电器并联接线柱、量程及分度值选择—和0.6接线柱时，量程为0~0.6A，分度值为0.02A；选择—和3接线柱时，量程为0~3A，分度值为0.1A选择—和3接线柱时，量程为0~3V，分度值为0.1V；选择—和15接线柱时，量程为0~15V，分度值为0.5V使用时应注意①电流必须“+”进“—”出②电流表必须和被测用电器串联③被测电流不能超过电流表最大测量值，必须选择合适的量程④电流表绝对不允许直接接到电源两极，否则会造成短路，损坏电源和电流表①使用前先检查指针是否指零，如有偏差，用螺丝刀旋转表盘上的调零螺丝，将指针调至零位②电压表必须和被测用电器并联③接线柱接法正确，电流“+”进“—”出④待测电压不能超过电压表的量程时，先用大量程试触：读数先看清量程和分度值，不必估读电路化简电流表看成导线电压表看成开路1.在下图所示的电路中，闭合开关S ，能用电压表测量L 1两端电压的正确电路是( )2.如图6-35所示，当开关S 闭合后，电压表测出的电压是（ ）A.灯L 1两端的电压B.灯L 2两端的电压C.灯L 1和L 2两端的总电压D.电源两端的电压3.在图6-37所示的电路中，①②③④处的电表分别是（ ）A.表①是电压表，表②③④是电流表B.表①③是电压表，表②④是电流表C.表①②是电压表，表③④是电流表D.表①③④是电压表，表②是电流表4.下列四个电路图中，正确的是： （ ）5.关于电表的使用方法，下列说法错误的是： （ ） A 、电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中B 、连接电表时必须让电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出C 、被测值不能超过电表的量程D 、电压表、电流表都可以直接接在电源的两极上6.在下图所示的电路中，能用电压表正确测出灯L1两端电压的是： （ ）图6-35图6-37图67..图6-2-6所示的电路中，要使L1和L2串联，甲、乙、丙三只电表应依次是（）图6-2-6A.电流表、电流表、电压表B.电压表、电流表、电压表C.电压表、电流表、电流表D.电流表、电压表、电流表8.246-2-11所示的电路中，S闭合时，下列说法中正确的是（）图6-2-11A.L1和L2并联，电压表测灯L1两端的电压B.L1和L2并联，电压表测灯L2两端的电压C.L1和L2串联，电压表测灯L1两端的电压D.L1和L2串联，电压表测灯L2两端的电压9.明测串联电路的电压，连接好电路后，闭合开关，却发现指针反向偏转了，出现这种情况的原因是（）A.电压表串联在电路中B.电压表并联在电路中C.电压表坏了D.电压表的正、负接线柱接反了10.列能正确测出灯泡L2两端电压的电路是9。

2008高考物理专题复习 电压表和电流表的电路结构、改装原理及内阻对电路测量的影响考纲要求把电流表改装成电压表和安培表 一、关于电流表○G （表头）(1) 主要部件：永磁体、由极细的导线绕制的多匝线圈、反力矩弹簧、指针等组成。

(2) 特点：灵敏度高，能测出很小的电流(3) 三个主要参数：内阻g r ，即电流表的电阻；满偏电流g I ，即电流表允许通过的最大电流；满偏电压ｇＵ，即电流表两端允许所加的最大电压。

三者关系：g g g I R =U 二、电压表○V g I 、内阻为g r 的电流表表头改装成量程为U 的欲将满偏电流为电压表，可以利用电阻的分压作用在电路中窜入一个电阻R （如图8-2-1），由串联电路的特点可知：g R R +g g Ｕ=I I令：gU n U =为电压表量程扩大倍数，则(1)g R n R =-可得电压表的总内阻为R (1)V g g g n R R nR =-+=三、电流表○A 欲将量程为ｇI 的电流表表头改装成量程为I 的电流表A ，可以利用电阻的分流作用在电路中并联一个电阻r （如图8-2-2），由并联电路的特点可知： (rg g g I R I I =-）整理得：g g g gI R R r I I 1g I I ==--令/gn I I =为电流表量程扩大倍数，则： g 1r R 1n =- 可得电流表的总内阻为r 与R g 的并联值， 易得：典例透析： 例1．有一个灵敏电流计G ，内阻 =10Ω，满偏电流 =3mA ．把它改装成量程为3V 的电压表，要串联一个多大的电阻R =？改装后的电压表内阻多大？ ggU (1R U g g g g g g UR U R R R I I R =-=-=-）gI gR解析：由V V g g g U Un U I R ===3310031010-=⨯⨯ 得：R=（n-1）R g =990Ω 故：R V =nR g =100×10=1000Ω回顾与拓展:一般而言，电压表的改装问题的解决都是在弄清电压表内部结构的前提下，利用改装公式R=（n-1）R g ，把已知量代入求解。

高中物理实验中电压表及电流表的使用分析20XX年第1期SHIYANJIA0XUEYUYlQ高{f白理实验电压表&电流表的谢国兴江苏省沛县中学(221600)电压表,电流表是电学实验中最常用,最重要的实验仪器之一,因此,正确识别电压表,电流表,合理使用电压表,电流表将是做好电学实验的基础.中学实验中常见的电压表,电流表均是由一个电流计和一个定值电阻并联或串联构成的,其量程是由所并联或串联的定值电阻决定的.如给定的电流计电流量程为,内电阻为,当改装成电压表时,其电压量程的表达式为(+尺)(R即为定值电阻的大小);当改装成电流表时,其电流量程为,=(1+R).可见,一个电流计要改装成一个量程大的电压表,可串联一个大电阻;要改装成一个量程大的电流表,可并联一个小电阻.通过对电压表,电流表的构造分析.我们可以知道电压表,电流表实质上是一个以电流计为核心的电阻系统,不仅可以作为测量仪器使用.也可作为电阻使用,欧姆定律对其仍然适用.所以.电压表可以串联到电路中测电流,电流表也可以并联到电路中测电压.我们只有了解了电压表,电流表的构成及工作原理,才能正确,合理,灵活地使用电压表,电流表.一,电压表,电流表使用的选择一些设计实验通常提供了多个电压表,电流表供我们选择使用,选择方法是:根据给定的电压表和电压量程及内电阻,确定电压表的电流量程;根据给定的电流表的电流量程及内电阻,确定电流表的电压量程.通过对各电表(电压表,电流表的统称,下同)量程的分析和比较,确定所需要的电压表,电流表.由选用的电压表,电流表所要测定的物理量及在电路中的作用确定电压表,电流表的连接方式.并且注意实验过程要尽可能简单且便于测量和计算.例1从下述器材中选出合适器材,设计一个电路来测量一个刻度盘总共有1O小格,刻度均匀但量程未确定的电压表V.的量程要求方法简捷,有尽可能高的精度,并能测出多组数据.待测电压表v.,量程为23～27V,内阻El=250kO;标准电压表V2, 量程2V,内阻r2=20kO;电流表A,量程3A,内阻?28?r=;=0.01Q;滑线电阻R,总阻值1kQ;稳压电源E为30V,内阻很小;电键S;导线若干.(1)请画出电路图,标明所用器材的代号.(2)写出计算.的表达式,并说明式中各量分别代表什么.解析:本例中提供了2个电压表和1个电流表,可算出:待测电压表的电流量程,.=1xl04A;标准电压表的电流量程~=lxl0A;电流表的电压量程UA= 0.03V.通过比较量程可看出,电流表的电流量程远大于两电压表的电流量程;电流表的电压量程远小于两电压表的电压量程,故电流表不可使用.标准电压表与待测电压表电压量程相差太大,不可并联使用,图1电路图但两电压表电流量程相同,可确定两电压表串联使用.画出原理图如图1所示.闭合电键S,调节滑动变阻器R,使两电压表有明显示数.记录此时待测电压表对应的刻度n及标准电压表的读数,有=(为每一最小刻度对应的电压值),rlr2则,UIm-.nF2nF2二,电压表,电流表量程的选择电压表,电流表在使用过程中要注意量程的选择,测量中要求电表指针作大角度的偏转,以减少测量时的相对误差,提高实验测量的精度.因此,在选择电表量程时.在量程够用的情况下选用小量程.然而在许多实验中,尽管有的电表量程够用,但由于测量时电表指针不能作大角度的偏转,给实验带来较大误差,故这样的电表不能使用.而对于一些量程不够的电表.如果采取一些控制措施,使它们的指针摆动既不超过其量程,同时又作大角度的偏转,则能使实验顺利进行,且可提高实验的精度,这样的电表可以拗釉仪嚣20XX年第l期作为测量仪器使用.也就是说,在某些实验中,我们可能会舍弃量程够用的电表,而选用量程不够用的电表,以提高实验测量的精度.例2用以下器材测量一待测电阻R的阻值(900～1000Q):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表Vl,量程为1.5V,内阻/'1=750Q;电压表V:,量程为5V,内阻r2=2500Q;滑线变阻器R,最大阻值约为100Q;单刀单掷开关S;导线若干.(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的I/3,试画出测量电阻R的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注)..(2)若电压表V的读数用表示,电压表V的读数用表示,则由已知量和测得量表示的公式,即——.解析:该实验中有2个电压表,但无电流表,由伏安法测电阻的原理可知,其中必有一个电压表作为电流表使用.由于电压表内阻已知,则流过电压表的电流可求.2个电压表的电流量程分别为:I1=2A,/2=2A.可分为2种情况考虑:第1种,电压表作为电流表使用且外接.由于流过外接电压表的电流大,电压表指针偏转大,若电压表V.外接,当电压表V.指针满偏时,则比较电压表V:与待测电阻的关系可知,电压表V指针偏转角度不足满偏的1,3;若电压表V外接,当电压表V指针满偏时.则比较电压表V与待测电阻的关系图2电路图可知,电压表V指针偏转角度超过满偏的1/2.即发生大角度的偏转,故电压表V:可作为电流表使用,且电压表V指针先达满偏,电路图如图2所示,测量值为:.I-/2rl--U1F2第2种,电压表作为电流表使用且内接.内接电压表所承担的电压仅仅是并联电压的一部分,电压表读数较小,因此,电压表v.可作为内接的电流表使用.电路图如图3所示.测量值为:R由UI电阻分配关系可知,当电压表V指针满偏时,卜厂二一L————__JRI图3电路图电压表V,指针作大角度的偏转.三,电压表,电流表测量数值读数的选择电压表,电流表作为一种测量仪器,测量时必须准确读出其测量数值.而物理量的测量值通常是近似值,是由准确数字加一位估读数字组成的.那么,在哪一位估读?如何估读?即如何确定测量量的有效位数历来是高考重点考查的内容之一,我们必须要高度重视.当基本单位为1时,读数时是在基本单位后估读一位,即读到基本单位的十分位.当相邻两基本单位之间还有9条刻度线(即最小刻度为0.1) 时,应该在最小刻度后估读一位,即读到基本单位的百分位;当相邻两基本单位之间只有I条刻度线(即最小刻度为0.5)或两基本单位之间只有4条刻度线(即最小刻度为0.2)时,只要读到基本单位的十分位即可.如图4所示,基本单位为1,每一小格为0.1,读数为2.30;如图5所示,基本单位为0.2,每一小格为O.04,读数为O.28,即读到基本单位的十分位上,切不可读成0.280.234u【Ju山u山uLJuu【JLJIJt图4读数示意图0.20.4uuuLJllLjuJJJIt图5读数示意图四,电压表,电流表连接方式的选择在伏安法测电阻的实验中,电流表是内接还是外接,是要明确判定的.我们的判定方法是:当电压表内阻远远大于待测电阻阻值时,电流表外接;当电流表内阻远远小于待测电阻阻值时,电流表内接.但此判定方法是有条件的,即只知电表内阻的大约范围而不知电表内阻的确定值,其测量值也只是个欠准值.当电表内阻给定时,上述判定方法不再适用, 而是通过对理论公式的修正,寻找出符合实际的实验公式,其测量值是一个准确值.如当电压表内阻已知时,不论电压表的内阻大小如何,电流表均外接, 其修正公式为:了,其中U,,为电压表,电流l—U,nV表读数,为电压表内阻,测量值为准确值.当电流表内阻已知时,不论电流表内阻大小如何,电流表均内接,其修正公式为:一,R为电流表内阻,测1量值也是准确值.因此,电流表是内接还是外接一定要注意题目中给出的条件,严防思维定势给解题带来的误判,误导.五,电压表,电流表的改装有一类实验,给定的电压表或电流表的量程达不?29?20XX年第1期SHIYANJIAOXUEYUYIQ在日光灯电路中,镇流器主要起产生瞬间高压和降压限流的作用,当启辉器氖管内的动触片与静触片由接触到突然分离时镇流器即可产生瞬间高压.对此物理教材做了简要的分析,但如何通过实验来简单说明呢?在教学中,笔者设计了一个简单易操作的实验电路(图1),并以此作为师生合作探究实验原理的教学活动.在教学实践中,笔者开展这一实验活动取得了良好的效果.一,实验器材40W镇流器1个,5号电池1节,电池盒1个,门限电压(死区电压)为2.1V的发光二极管2只,按钮开关1个,导线若干.二,实验电路实验电路如图1所示.I1.一LEDIl'L———,,r,,,——一K.1图1实验电路三,实验方法当按钮开关闭合时,2只二极管LED及LED2均到测量所需要的量程,但实验室中只能提供这样的电表,这时,教师应该考虑电表是否需要改装.电压表,电流表的改装方法与电流计改装成电压表,电流表的方法类似.电表的改装通常隐含在题目中,是需要教师通过审题去分析,判定的.电表一旦需要改装,必定离不开定值电阻,因此,在给定的实验器材中,一旦发现有定值电阻存在,首先要判定实验中是否需要定值电阻.如果要用到定值电阻,那么定值电阻在电路中起什么作用呢?是用于降压限流,还是用于电表改装?从而挖掘出电表是否需要改装这个隐含过程. 例3做"测定电池电动势和内电阻"的实验.现有下列器材:干电池一节;电流表A(量程0～0.6A～3A); 微安表G(量程O～500A,内阻200Q);滑线电阻R (0～l5n,允许最大电流1A);定值电阻4kQ.?3O?不发光.而当按钮开关迅速切断电源时.我们可清晰地观察到其中的LED发光二极管发光闪烁一次,说明镇流器产生了瞬间高压.四,原理分析当按钮开关迅速闭合时,镇流器电感线圈L中产生自感电动势,电动势方向与电源电动势方向相反,自感电动势方向与电感线圈中的电流方向相反,电感线圈的左端为正电位,右端为负电位.自感电动势阻碍了电流的立即增大,在开关闭合的瞬间自感电动势和电源电动势均使LED正向偏置,而使LED2反向偏置不导通.虽然LED.正向偏置,但自感电动势的值小于二极管的门限电压(死区电压),因此,LED.也不能导通.当迅速切断电源时,电感线圈中产生一个较大的自感电动势附加在2只二极管上,自感电动势方向与电感线圈中的电流方向相同,即电感线圈的左端为负电位,右端为正电位.在此瞬间.这一自感电动势使LED.反向偏置不导通,而使LED正向偏置且正向电压大于二极管的门限电压,因此,LED发光闪烁一次. 如果反复通断按钮开关,我们就会观察到LED频闪发光,而LED.始终不发光,其原理同前所述.五,实验优点此实验取材容易,效果明显.对于学生理解日光灯电路工作原理很有帮助.一—-+一-+--—--—?-—+--—-(1)电流表应选用什么量程?(2)画出实验用电路图.解析:由滑线变阻器允许最大电流为1A,可确定电流表量程为0～0.6A.估算电路的最小电阻: ==2.5n.滑线电阻R的阻值为0-15n,故不U.0需要定值电阻降压限流.因为该实验中无电压表,而给定的微安表电压量程为:-0.1V<1.5V,所以必存在电表改装,即把微安表G改装成电压表.改装后的电压表量程为:U=2.1V>I.5V.画出的电路图如图6所示图6电路图。