多用电表的表头是十分灵敏的,微弱的电流就能使指针到达最 图134多用表测 右端。为什么用它的电压挡可以测量很高的电压呢? 包压时的电路 原来,把选择开关旋到电压挡时,表头就与一个比表头电阻大得 ① 大电阻 多的电阻申联起来了(图1.34),电路中的总电阻就变得很大,所以 实际流过表头的电流仍然很小。 转动选择开关选择不同的电压挡时,实际上是在改变不同的申 联电阻 家谈 普运学生用电压表最大的量程为0~15V假设它的电阻是R把它与一个电阻值也是R 的电阻串联起来,根据我们初中学过的,串联电路中各部分电路的电压与总电压的关系,电阻 和电压表两端可以承受的总电压是多大? 如果串联的电阻大小是2,它可以承受的总电压又是多少? 如果把电压表与电阻串联后的电路两端作为新的电压表的两端,它的最大量程就是它们可 以承受的总电压值,改装电压表的道理就是如此 如果想把原来的电压表改装成量程为150的电压表,这个串联进来的电阻跟原来电压表 的电阻,应该有什么关系? 电流的测量我们说到“电压”,指的是电路中某两点间的电压,因此测量电压时不必改 变原来的电路,只要把两枝表笔分别接触待测的两点就行了(图1.35甲)。说到“电流”时, 指的是流过某一点的电流,因此测量电流时要断开原来的电路,把电表接入,让电流流过电表 (图1.3-5乙) 图135电流和电压的测量 ⊙ 第一章电场直流电 甲测电压时两枝表笔分别 乙测电流时要把电路断开, 接触电路中的两点 把电表接人 测量电流时要注意电路中电流的方向,接入电表时要使电流从红表笔流入.从黑表笔 流出。 测量电流时,关于量程的选择以及读数方法的要求跟测量电压时一样。 心■16
测量电路中的电压和电流 1.照图1.36连接电路,用多用电表分别测量R、R两个电阻(图136测量电压和电流 两墙的电压和电源两墙的电压,然后测量流过A、B两点的电流 2.测量半导体收音机中几个电阻两墙的电压,并算出通过各 电阻的电流 既然微弱的电流就能使指针到达最右端为什么多用电表可以(13多用表测电流时 测量很大的电流呢? 的电路 原来,把选择开关旋到电流挡时,表头就与一个比表头的电阻 小得多的电阻并联起来了(图13-7),测量时,尽管总电流很大,但 表盘上标示的是 由于并联的电阻很小,大部分电流 小电阻 流过表头和并联电阻的 通过这个并联电阻,流过表头的电 总电流,并不只是流过 流仍然很小。不过这时表盘上标的却是干路中的总电流 表头的电流。可以说是 转动选择开关选择不同的电流挡时,实际上是在改变不同 “表里不一”! 的并联电阻。 两个同学用过多用 图138谁的习惯比较好? 电表后,分别把选择开关 放在图1.3-、乙所示 的位置,你认为谁的习惯 比较好? 乙 角 效字式多用电表 多用电表分为模拟式(指针式)和数宇式两奏,指针式多用电表的显示十分直观、易于表现被测物理 量的变化趋势,价格较低,目前仍在广泛使用 随着电子技术的飞逵发展,多用电表已从模拟式向数字式发展。数宇式多用电表有以下特点 1.数宇式多用电表内部装有电子电路,有放大的功能,所以它的灵敏度高,而且在测量电压时电表本
身的阻抗比模拟式高得多,对被测电路的影响极小 图139数字 2.各种被测勒理量以数宇形式示,清易读,没有人为的读故误差(视差).式多用电表 3功能多、使用方便。数字式多用电表具有自动调零功能,同时它还能自动转换 并显示极性,即当被测电压或电流的极性与表笔极性不一致时,能自动显示负号,而 不必调换表笔,减少仪表损坏事故 4.体积小、重量轻、便于携带 除了模拟式多用电表的一切测量功能外,有的数宇式多用电表还可以测量交变电 两西 流的率、滥度、电客等。由电子蜂鸣器发出的声响还可以判断线路的通断 数宇式多用电表也有不足之处它摩以像模拟式电表那样直观地反映被测量的变化过程和变化趋势,另 外,它的价格比较高,单修也比较困难 问题与练习 用多用表进行了两次测量,指针的位置分别如图1.3-10中a和b所示。若多用表的选择开关处 在以下表格中所指明的测量挡,a和b的相应读数是多少?请填在表中。 图13-10 指针读数 所选择的测量挡 直流电压2.5V A-V-Q/i 直流电流100mA 第4节闭合电路的欧姆定律 演示 把电压表接在半导体收音机电池的两墙,打开收音机,开大音量,观察电压表 你有什么发现? 图1.41部分电路与闭 第 闭合电路的欧姆定律在初中学习欧姆定律的时候,电流、电 台电路 章压、电阻的关系是指电路中的一部分而言的,例如一个灯泡、一个电 翡热器,而这里所说的闭合电路( closed circui),.是指由电源、导线 部分电路 直用电器组成的全部电路(图141) 团合电路 电池内部的极板、电解液,或者发电机内的线圈等,叫做内电路; 电源接线端之外的用电器、导线、开关等,叫做外电路。上一节学到 心■1
的电源的内阻,就是内电路的一个重要参数。内电路与外电路共同组图142内电路与外电路 成了闭合电路。图142中,r表示电源内部的电阻,即内阻 闭合电路欧姆定律所要研究的,是电路中的电流/与电源的电动 势E、内阻r、外电路的电阻R的关系。 在研究闭合电路的欧姆定律时,要用到物理学中“电势"( electric 内电路 potential)的概念,这里做些解释。 如图143,两个电池申联,用电压表测得B、A之间及C、B之 间的电压都是1.5V。用电势的概念,这时可以说,B点的电势比A点 图143两个相同的 电池串联在电路中 的电势高,两者的电势差(也就是电压)是15V。如果把A点的电 势定为0,也可以说,B点的电势是+1.5V(正号常常省略)。同样的 道理,可以说,C点的电势比A点的电势高,两点的电势差为3V。 CBA 至于电路中哪点的电势是0,可以依使用的方便而定。想一想,如 果B点的电势定为0,A、C两点的电势各应表示为多少?A与B、C 图144三个相间的电 与B的电势差各是多少? 阻串联在电路中 如图1.4-4三个相同的电阻串联,用电压表测得它们各自的 电压都是2V如果把C点的电势定为QAB、D三点的电势各 是多少? 电路中有电流通过时,不但在外电路上有电势的变化,在电源内 可以通过“地 的电路上也有电势的变化。图145甲是闭合电路中电势升降关系的 势”的高低来想象 生动比喻。在外电路中,电流从电势高的位置流向电势低的位置,在 电势的高低 内电路中,由于电源的作用,电流从电势低的位置流向电势高的位置。 图145内外电阻两端的电势差就像滑梯两端的高度差; 电源就像升降机,升降机的升高度相当于电源的电动势
以上的类比和严格的理论分析都表明,电源的电动势E等于内阻上的电势降落U内与外电 阻上的电势降落U外之和(图145乙) E=U+U 内 外 由部分电路的欧姆定律可知,U内=,Us=IR,所以 E=+R…………………(2) 从中可以解出 R 这表示,闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比.跟整个电 “整个电路的电 路的电阻成反比。这就是闭合电路欢姆定律( Ohm law of closed 阻”,指的是电源的 circuit) 内阻与外电阻之和, 路端电压电源两个接线端之间的电压也就是外电路两端 的电压U外=R,又称为外电压( external voltage)或路端电压;U内=lr是电源内阻上的电 势降落。这样,(1)式的物理意义就是:电源电动势等于路端电压与内阻上的电势降落之和。 由于内阻上有电势降落,电源提供给用电器的电压,在数值上小于它的电动势。一般情况下我 们希望电源的内阻小些。显然,当电路中有电流通过时,外电压与内阻上电势降落之比等于它 们的阻值之比,即 U 外 U 内 接在电源两端的电压表测得的电压是路端电压。当电路断开时没有电流,即=0,这 时内阻上的电压U内==0。由于E=U内+U外,所以E=U外。这表示:电源不接用电器 时,路端电压与电源的电动势相等。此时可以用接在电源两端的电压表来直接测量电源的电 动势。 平时,我们用电压表测得一节电池的两极之间的电压是1.5V,这是电池的路端电压,于 是我们就可以认为这节电池的电动势是1.5V。 演示 图L446测量太 如图1.46,将一个电动势约为2V的太阳电池通过开关与一 阳电池的内阻 个电阻箱连接,电阻箱置于最大阻值位置 图14-7测量太阳 先断开开关,用电压表测量此时的电压,电池内阻的电路 第一章电场直流电 再闭合开关,并将电阻箱的阻值调小,观察并 解释路端电压的变化 当电压的测量值等于开关断开时的一半时, 变阻卷的电阻与大阳电池的内阻有什么关系? 心■20