對電表改裝、校準及其規律的探究
2008-12-31 00:00:00於羅英
物理教學探討 2008年11期
中學物理實驗室常用的電表大都是在磁電式電流表的基礎上改裝而成，因為磁電式電流表量程小，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大量程。
1 磁電式電流表--（靈敏電流計）
(1)磁電式電流表的本質是通電線圈在磁場中受到磁力矩而轉動，從而帶動與相連的彈簧發生扭轉產生反力矩，其中M磁=NBIS，M反=kθ，當M磁=M反時通電線圈停止轉動，根據線圈偏轉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，因此有時也稱為靈敏電流計或表頭。
（2）三個參數
內阻Rg：通電線圈的電阻，約為幾百Ω到幾kΩ。
滿偏電流Ig：指針指到最大刻度時的電流，約幾百μA~幾mA。
滿偏電壓Ug：指針達到最大刻度時電表兩端所加電壓，因Ug=IgRg，Ig較小，所以Ug較小，通常不超過1V。
2 將靈敏電流計改裝為大量程的電壓表-○V-、電流表--
例3 現有兩個完全相同的電壓表，有3V、15V的兩種量程。
（1）若選用不同的量程將它們串聯起來，求兩個電表的示數之比、指針偏轉之比。
（2）若選用不同的量程將它們并聯起來，求兩個電表的示數之比、指針偏轉之比。
分析與解 不管是什么電表，示數之比就是實際讀數之比，而指針偏轉之比取決于流過靈敏電流計的示數之比。要得到結果只有從其本質出發，畫出其原理示意圖。
設串聯R1的電壓表量程為3V，串聯R2的電壓表量程為15V，如圖1所示，當將兩個電壓表串聯起來，流過靈敏電流計的示數相同，指針偏轉之比為1∶1，因它們的內阻之比為1∶5，根據歐姆定律得兩個電表的示數之比為1∶5。
將兩個電壓表并聯起來，因兩個電壓表上電壓相同，電表的示數之比為1∶1，但因它們的內阻之比為1∶5，流過靈敏電流計電流之比即指針偏轉之比為5∶1。
例4 現有兩個完全相同的電流表，有0.6A、3A的兩種量程。
（1）若選用不同的量程將它們串聯起來，求兩個電表的示數之比、指針偏轉之比。
（2）若選用不同的量程將它們并聯起來，求兩個電表的示數之比、指針偏轉之比。
分析與解 設并聯R1的電流表量程為0.6A，并聯R2的電流表量程為3A，如圖2所示，當將兩個電流表串聯起來，因串聯電路電流處處相等，流過兩表示數之比為1∶1，但因它們的內阻之比為5∶1，由歐姆定律得兩個電表上的電壓之比為5∶1，從而得出流過靈敏電流計示數即指針偏轉之比為5∶1。當將兩個電流表并聯起來，并聯電流電壓相同，靈敏電流計中電流相等，指針偏轉之比為1∶1，但因兩電表內阻之比為5∶1，所以它們示數之比為1∶5。
(欄目編輯王柏廬)
