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【種花家務(wù)·物理】3-3-06電流計(jì),安培計(jì)和伏特計(jì)『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』

2023-07-18 16:02 作者:山嵓  | 我要投稿

【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』,此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版,并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材,本系列叢書(shū)共包含17本,層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平,其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材,很多概念已經(jīng)與如今迥異,因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我寫的注解。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版,即80年代的改開(kāi)版,改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容,直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版,首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí),讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小,即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材,不該被埋沒(méi)在故紙堆中,是故才打算利用業(yè)余時(shí)間,將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。

第三章磁場(chǎng)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓;功的單位爾格等于10??焦耳;熱量的單位卡路里等于4.186焦耳;電荷的單位靜庫(kù)(1庫(kù)倫=3×10?靜庫(kù));電勢(shì)的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等,但如今是不允許的,力是不能使用質(zhì)量單位的?!?

§3-6電流計(jì),安培計(jì)和伏特計(jì)

1、電流計(jì)

【01】電流計(jì)是一種用來(lái)測(cè)量電流強(qiáng)度并檢驗(yàn)電流方向的儀器。最常用的電流計(jì)叫做動(dòng)線圈電流計(jì),是根據(jù)通電線圈要在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的道理制成的。

【02】動(dòng)線圈電流計(jì)又叫做達(dá)松發(fā)爾電流計(jì)

【03】我們已經(jīng)知道,通電線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里所受到的力偶矩為M%3D0.1NHIScos%5Ctheta%20? ?。如果把蹄形磁體的兩個(gè)磁極各做成半個(gè)空心圓柱狀,并在兩極之間裝置一個(gè)圓柱形的軟鐵 K,使磁極和軟鐵柱之間的空隙很狹,那么我們就可以得到一種如圖3·43所示的磁場(chǎng)。在這種磁場(chǎng)里,空隙里的磁力線幾乎完全是沿圓柱的半徑方向(即和圓柱面垂直),并且分布均勻。這種磁場(chǎng)就稱為均勻輻向磁場(chǎng),它的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小均勻,方向沿圓柱的半徑,即輻向。

【04】均勻輻向磁場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)不同,它的磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小雖然相等,但磁力線的方向卻不一樣(沿著輻向),而勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向是平行的。

【05】如果在軟鐵圓柱體的外面,套上一個(gè)矩形通電線圈 C(圖3·43),則不管它在什么位置,線圈平面總是和磁力線平行的(即 θ=0),它所受到的力偶矩總是M%3D0.1NHIS,不象在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里與角度?θ 有關(guān)。

【06】達(dá)松發(fā)爾電流計(jì)就是根據(jù)這個(gè)道理制成的,圖3·44是它的構(gòu)造示意圖。圖中 N 表示蹄形永磁體的北極(為了顯示內(nèi)部構(gòu)造,蹄形磁體的另一部分已被截去);K 表示軟鐵圓柱體;C 表示套在圓柱體外面的矩形線圈(繞在一個(gè)與圓柱體不接觸的很輕的鋁框上),它能夠繞 a-a 軸轉(zhuǎn)動(dòng);a-a?軸被兩個(gè)發(fā)絲彈簧 Q(象鐘表里的游絲那樣)所固定,在線圈的?a-a?軸上還固定一根指針 n;B 是一個(gè)刻度盤;在線圈中沒(méi)有電流通過(guò)時(shí),指針 n 指著刻度盤上的 0 點(diǎn)。

【07】當(dāng)電流通過(guò)發(fā)絲彈簧 Q 而流進(jìn)線圈 C 時(shí),線圈因受磁場(chǎng)力的力偶作用而帶動(dòng)軸和指針一起轉(zhuǎn)動(dòng),它們的轉(zhuǎn)動(dòng)使彈簧扭轉(zhuǎn)而出現(xiàn)一個(gè)還原力矩 M'(還原力矩的方向使線圈恢復(fù)原來(lái)的位置)。根據(jù)彈性理論,這個(gè)還原力矩 M' 的大小跟彈簧扭轉(zhuǎn)的角度(即線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度)θ 成正比,即?M'%3DC%5Ctheta%20?,式中 C 是彈簧的扭轉(zhuǎn)恒量,它的大小由彈簧的性質(zhì)來(lái)決定。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度 θ 后,磁場(chǎng)力矩和還原力矩平衡,線圈和指針就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí),M=M',即 0.1 NHⅠS=Cθ? 。因而可以求得電流強(qiáng)度跟轉(zhuǎn)角的關(guān)系式:I%3D(%5Cfrac%7BC%7D%7B0.1NHS%7D%20)%5Ctheta%20? 。對(duì)給定的電流計(jì)來(lái)說(shuō),C、N、H 和 S 都是確定的,因此上式右側(cè)的括弧代表一個(gè)恒量,叫做電流計(jì)恒量。如用 K 表示這一恒量,則上式可寫作?I%3DK%5Ctheta%20? 。這就是說(shuō):通過(guò)達(dá)松發(fā)爾電流計(jì)的電流強(qiáng)度跟線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(即指針的轉(zhuǎn)動(dòng)角度)成正比。

【08】指針偏轉(zhuǎn)的方向跟通過(guò)線圈的電流方向有關(guān),如果電流以某一方向通過(guò)線圈時(shí),指針向 0 點(diǎn)的右側(cè)偏轉(zhuǎn),那么改變電流的方向后,指針就向 0 點(diǎn)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)。所以利用電流計(jì)不僅可以根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小來(lái)確定電流強(qiáng)度的大小,還可以根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來(lái)確定電流的方向。

【09】這種電流計(jì),在 H 和 S 固定的條件下,線圈中導(dǎo)線的匝數(shù) N 越多,靈敏度就越高(如果不大的電流強(qiáng)度就能獲得很大的轉(zhuǎn)角,我們就說(shuō)電流計(jì)的靈敏度高)。但整個(gè)線圈的重量必須很輕,否則會(huì)增加機(jī)械裝置上的困難。一般我們用極細(xì)的絕緣導(dǎo)線來(lái)繞線圈,它的電阻從幾十歐姆到幾百歐姆不等。靈敏度較高的電流計(jì)可以測(cè)出 10?1o?安培的電流強(qiáng)度。但由于電阻相當(dāng)大,電流稍強(qiáng)一些,線圈導(dǎo)線的絕緣就可能因發(fā)熱過(guò)多而損壞。所以應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)十分小心,允許通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度一般不超過(guò)百分之幾到十分之幾安培,這個(gè)限度叫做安全限度;通電的時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)。

習(xí)題3-6(1)

1、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和均勻輻向磁場(chǎng)有些什么不同?在這兩種磁場(chǎng)里,通電線圈所受到的磁場(chǎng)力矩又有什么不同?

2、電流計(jì)包括哪幾個(gè)主要部分?各起什么作用?如果沒(méi)有彈簧 Q,將會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象?

3、如果電流計(jì)里的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng),問(wèn)通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度和它的轉(zhuǎn)角具有怎樣的關(guān)系?(用公式表示)

4、在均勻輻向磁場(chǎng)的情況中,通過(guò)電流計(jì)線圈的電流強(qiáng)度和它的轉(zhuǎn)角具有怎樣的關(guān)系?(用公式表示)

5、為什么制造達(dá)松發(fā)爾電流計(jì)時(shí)必須用均勻輻向磁場(chǎng)而不用勻強(qiáng)磁場(chǎng)?

6、在一定的 H 和 S 的條件下,可用什么方法來(lái)增加電流計(jì)的靈敏度?

7、為什么電流計(jì)不能用來(lái)測(cè)量較強(qiáng)的電流?

2、安培計(jì)

【10】安培計(jì)是一種特制的、可以用來(lái)測(cè)量較強(qiáng)電流的電流計(jì)。它應(yīng)該符合這樣的要求,那就是既要讓電路上的全部電流通過(guò),又不允許通過(guò)線圈的電流超過(guò)安全限度。滿足這個(gè)要求的辦法就是與達(dá)松發(fā)爾電流計(jì)中的線圈并聯(lián)一個(gè)電阻較小的分路(如圖3·45所示)這樣流進(jìn)安培計(jì)的電流將大部分通過(guò)分路流出,小部分通過(guò)線圈流出。

【11】圖中 C 為線圈電阻,S 為并聯(lián)的分路電阻,Ⅰ為通過(guò)安培計(jì)的總電流強(qiáng)度(即電路上的電流強(qiáng)度),ic 為通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度,is為通過(guò)分路的電流強(qiáng)度。在這個(gè)并聯(lián)電路里,i_CC%3Di_SS%3DIR,式中 R 為安培計(jì)的合電阻(即 C 和 S 兩個(gè)并聯(lián)電阻的合電阻),它的大小為?R%3D%5Cfrac%7BCS%7D%7BC%2BS%7D%20%3DC(%5Cfrac%7B1%7D%7B1%2B%5Cfrac%7BC%7D%7BS%7D%20%7D%20)? 。

【12】因此,求得 is 與Ⅰ的關(guān)系式:i_C%3DI(%5Cfrac%7B1%7D%7B1%2B%5Cfrac%7BC%7D%7BS%7D%20%7D%20)? 。從上式可以看出,當(dāng)電路中電流強(qiáng)度Ⅰ一定的時(shí)候,只要減小分路電阻 S 的大小,就可以減小通過(guò)線圈 C 的電流 ic? 。如果把上面的等式變成I%3Di_C(1%2B%5Cfrac%7BC%7D%7BS%7D%20),我們又可以看出,在通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度?ic?一定的時(shí)候,只要減小分路電阻 S 的大小,就可以加大通過(guò)安培計(jì)的總電流(即電路上的電流)強(qiáng)度Ⅰ? 。

【13】如果 C/S 的比值為 1、2、…9、99、999、…n,則總電流Ⅰ將為?ic?的2倍、3倍、……10倍、100倍、1000倍、……n+1 倍。或者說(shuō):如果電流計(jì)原來(lái)的電阻(即線圈電阻)為 C,只要和它并聯(lián)一個(gè)電阻等于 C/n 的分路,就可以使它的量度范圍增大到 n+1 倍。如果并聯(lián)一個(gè)電阻等于 C/(n-1) 的分路,就可以使它的量度范圍增大到 n 倍。

【14】這樣改裝好了的電流計(jì),應(yīng)當(dāng)按照增大了的量度范圍,即按照總電流I來(lái)標(biāo)明刻度盤上的刻度。電流強(qiáng)度的刻度以安培為單位的,就叫做安培計(jì);以千分之一安培為單位的叫做毫安培計(jì);以百萬(wàn)分之一安培為單位的就叫做微安培計(jì)。

【15】在一個(gè)安培計(jì)里,常常與線圈并聯(lián)著好幾個(gè)電阻不同的分路。這樣,它就可以用來(lái)量度不同范圍的電流強(qiáng)度。當(dāng)然,在這種安培計(jì)里,還必須具有不同的接線柱,刻度盤上應(yīng)有不同的標(biāo)度。

【16】對(duì)一個(gè)標(biāo)度已經(jīng)刻制好的安培計(jì)來(lái)說(shuō),如果我們要使它的讀數(shù)放大 m 倍(即使刻度盤上每一格所代表的電流強(qiáng)度放大 m 倍),則應(yīng)當(dāng)另外再并聯(lián)上一個(gè)分路,它的電阻要等于安培計(jì)總電阻的 1/(m-1)? 。

例1.一個(gè)電流計(jì)的線圈電阻 C=100歐姆,每一個(gè)刻度代表 1 毫安?,F(xiàn)要把它改裝成安培計(jì)(即每一刻度代表 1 安培),問(wèn)需要并聯(lián)一個(gè)電阻多大的分路?

【解】根據(jù)題意,把毫安計(jì)改裝成安培計(jì)后,刻度盤上標(biāo)度放大的倍數(shù)(即量度范圍擴(kuò)大的倍數(shù))為 %5Cscriptsize%20m%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B0.001%7D%20%3D1000 則并聯(lián)分路的電阻應(yīng)當(dāng)為?%5Cscriptsize%20S%3D%5Cfrac%7BC%7D%7Bm-1%7D%20%3D%5Cfrac%7B100%7D%7B1000-1%7D%20%3D%5Cfrac%7B100%7D%7B999%7D%20歐姆,即需要并聯(lián)一個(gè)電阻約為 0.1 歐姆的分路。

例2.某電流計(jì)的線圈電阻 C=50 歐姆,量度范圍為10毫安培。如果按照?qǐng)D3·46所示的方法接上兩個(gè)電阻,把它改裝成量度范圍分別為 1 安培和 10 安培的兩用安培計(jì),問(wèn)這兩個(gè)分路電阻 R? 和 R? 各等于多少?

【解】

????????當(dāng)量度范圍為 1 安培時(shí),R? 和 R? 串聯(lián)后再與 C 并聯(lián)(如圖3·47所示)。

????????此時(shí),量度范圍放大的倍數(shù)為?%5Cscriptsize%20m%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B0.01%7D%20%3D100;

????????分路電阻為 S=R?+R?? 。

????????因?yàn)榉致冯娮钁?yīng)為線圈電阻的 1/(m-1),即%5Cscriptsize%20S%3D%5Cfrac%7BC%7D%7Bm-1%7D%20%3D%5Cfrac%7B50%7D%7B100-1%7D%20%3D%5Cfrac%7B50%7D%7B99%7D%20,

????????所以?%5Cscriptsize%20R_1%2BR_2%3D%5Cfrac%7B50%7D%7B99%7D%20%5Cqquad(1)

????????當(dāng)量度范圍為 10 安培時(shí),C 和 R??串聯(lián)后再與 R? 并聯(lián),如圖3·48所示。此時(shí),量度范圍放大的倍數(shù)為?%5Cscriptsize%20m'%3D%5Cfrac%7B10%7D%7B0.01%7D%20%3D1000

????????分路電阻?%5Cscriptsize%20R_1%3D%5Cfrac%7BC%2BR_2%7D%7Bm'-1%7D%20%3D%5Cfrac%7B50%2BR_2%7D%7B1000-1%7D%20,

????????即?%5Cscriptsize%20R_1%20%3D%5Cfrac%7B50%2BR_2%7D%7B999%7D%20%5Cqquad(2)

????????解上得方程式(1)和(2),得出 R?=5/99歐姆;R?=5/11歐姆。

習(xí)題3-6(2)

1、某安培計(jì),標(biāo)尺上每一格代表 1 安培。如果在這個(gè)儀表上接一個(gè)分路,它的電阻等于安培計(jì)電阻的 1/4 或 1/9,分別算出在改裝后的安培計(jì)刻度盤上每格代表多少安培。【5安培,10安培】

2、電流計(jì)的線圈電阻為 45 歐姆。通過(guò)它的電流強(qiáng)度為 1 毫安時(shí),指針偏轉(zhuǎn)一格?,F(xiàn)在要把它改裝成每格代表 1 安培的安培計(jì),那應(yīng)當(dāng)如何改裝?【并聯(lián)一個(gè)電阻為 5/111 歐姆的分路】

3、安培計(jì)的電阻是 0.04 歐姆.現(xiàn)在要把它的量度范圍加大到 6 倍,問(wèn)需要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻?【0.008歐姆】

4、安培計(jì)的電阻是 0.05 歐姆。為了適應(yīng)臨時(shí)需要,給它并聯(lián)一個(gè)電阻等于 0.005 歐姆的分路。當(dāng)它的讀數(shù)為 0.4 安培時(shí),實(shí)際上通過(guò)它的電流強(qiáng)度有多大?【4.4安培】

5、電流計(jì)的線圈電阻為 20 歐姆,允許量度的最大電流強(qiáng)度為 5 毫安培。現(xiàn)在要把它改裝成量程為 1 安培和 10 安培的兩用安培計(jì),問(wèn)應(yīng)當(dāng)怎樣改裝?(要求作圖表示接法,并計(jì)算接入的電阻)【r?=2/199歐姆,r?=18/199歐姆】

3、伏特計(jì)

【17】伏特計(jì)是一種特制的、用來(lái)測(cè)量電路上任何兩點(diǎn)間電勢(shì)差的電流計(jì)。

【18】我們已經(jīng)知道,電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度是跟通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度成正比的。對(duì)給定的電流計(jì)來(lái)說(shuō),線圈的電阻是恒定不變的,根據(jù)歐姆定律,通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)跟線圈兩端的電勢(shì)差成正比。所以,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度也應(yīng)當(dāng)和線圈兩端的電勢(shì)差成正比。如果在電流計(jì)的刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的電勢(shì)差,那似乎就可以直接用它來(lái)測(cè)量電路上的電壓了。

【19】直接利用這樣的電流計(jì)來(lái)測(cè)量電壓所得到的結(jié)果是否符合要求呢?這可以用圖3·49所示的線路來(lái)說(shuō)明。在未曾接入電流計(jì) G 之前,電路上的外電阻為 R,電流強(qiáng)度I%3D%5Cfrac%7BE%7D%7BR%2Br%7D%20,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差V_%7BAB%7D%3DIR%3DE-Ir? 。

【20】在已經(jīng)接入電流計(jì) G 之后,電路上的外電阻變成了R'%3D%5Cfrac%7BCR%7D%7BC%2BR%7D%20%3D%5Cfrac%7BR%7D%7B1%2B%5Cfrac%7BR%7D%7BC%7D%20%7D%20? ,電流強(qiáng)度變成了I'%3D%5Cfrac%7BE%7D%7BR'%2Br%7D%20? ,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差變成了V'_%7BAB%7D%3DI'R'%3DE-I'r? 。

【21】比較上述兩種情況,顯然可以看出,因?yàn)?R' 總小于 R,則Ⅰ' 總將大于Ⅰ,因而 V'AB 也總是比?VAB?來(lái)得小。這就是說(shuō),在接入電流計(jì) G 之后,A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(即電流計(jì)量得的電勢(shì)差)比原來(lái)的(即沒(méi)有接入電流計(jì)之前的)電勢(shì)差來(lái)得小了。此外,當(dāng)電阻 C 不比電阻 R 大很多時(shí),電路上的總電流要有很大一部分通過(guò)電流計(jì)線圈 C,結(jié)果可能使它因發(fā)熱過(guò)多而損壞所以我們說(shuō),未經(jīng)改裝過(guò)的電流計(jì)不能用來(lái)測(cè)量電壓。

【22】如果在電流計(jì)里,用一個(gè)高電阻(即阻值很大的電阻)H 和線圈 C 串聯(lián)在一起(如圖3·50所示),那就 H 改裝成一個(gè)相當(dāng)滿意的測(cè)量電壓的儀表了,用這樣改裝過(guò)的儀表代替電流計(jì) G 接入圖3·49所示的電路里,電路上的外電阻變成了R''%3D%5Cfrac%7B(C%2BH)R%7D%7B(C%2BH)%2BR%7D%20%3D%5Cfrac%7BR%7D%7B1%2B%5Cfrac%7BR%7D%7BC%2BH%7D%20%7D%20? ,電流強(qiáng)度變成了I''%3D%5Cfrac%7BE%7D%7BR''%2Br%7D%20? ,A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差變成了V''_%7BAB%7D%3DI''R''%3DE-I''r? 。

【23】顯然,只要電阻 H 很大,比值 R/(C+H) 就接近于零,R'' 就接近于 R,I'' 就接近于 I,因而 V''AB 也就接近于 V 了。這也就是說(shuō),在接入這種儀表之后,A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(即量得的電勢(shì)差)和原來(lái)的(即沒(méi)有接入儀表之前的)電勢(shì)差很接近。此外,由于儀表分路上的總電阻 (C+H) 很大,電路上的總電流只有很小一部分通過(guò)線圈分路,并不致于超過(guò)它的安全限度。所以我們說(shuō),用這樣改裝過(guò)的儀表測(cè)量電壓,具有很大的實(shí)際意義。

【24】在這樣改裝過(guò)的儀表里,刻度盤上的標(biāo)度不是根據(jù)線圈上的電壓來(lái)制訂的,而是根據(jù)整個(gè)儀表線路上的電壓,即 A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差來(lái)制訂的,否則就不能讀出電路上的電壓。我們已經(jīng)知道,在一個(gè)串聯(lián)電路里,電流強(qiáng)度是恒定的,電壓和電阻成正比。因此,在這個(gè)儀表的電路里,%5Cfrac%7BV_C%7D%7BC%7D%20%3D%5Cfrac%7BV_H%7D%7BH%7D%20%3D%5Cfrac%7BV_%7BAB%7D%7D%7BC%2BH%7D%20,式中 Vc 為線圈上的電壓,VH 為串聯(lián)高電阻上的電壓,VAB?為整個(gè)儀表線路上的電壓(即 A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差),根據(jù)關(guān)系式?V_%7BAB%7D%3DV_%7BC%7D(%5Cfrac%7BC%2BH%7D%7BC%7D%20)?可以看出,如果串聯(lián)的電阻 H 是線圈電阻 C 的 n 倍,則儀表上所標(biāo)度的電壓 VAB 應(yīng)當(dāng)是線圈電壓的 n+1 倍。

【25】在這樣改裝過(guò)的儀表里,如果刻度是以伏特為單位的,就叫做伏特計(jì);如果是以千分之一伏特為單位的,就叫做毫伏特計(jì)

【26】對(duì)于一個(gè)已經(jīng)刻制好的伏特計(jì)來(lái)說(shuō),如果我們要使它的量度范圍放大 m 倍,則應(yīng)當(dāng)另外串聯(lián)一個(gè)電阻,它的大小等于伏特計(jì)電阻的 m-1 倍。

例3.某電流計(jì)的線圈電阻 C=30 歐姆,當(dāng)通過(guò)它的電流為 1 毫安培時(shí),指針偏轉(zhuǎn)全標(biāo)度。如果按照?qǐng)D3·51所示的方法接上兩個(gè)電阻 H? 和 H?,把它改裝成量度范圍分別為 3 伏特和 30 伏特的兩用伏特計(jì),問(wèn)這兩個(gè)電阻應(yīng)當(dāng)各等于幾個(gè)歐姆?

【解】

????????指針偏轉(zhuǎn)全標(biāo)度時(shí),線圈上的電壓?%5Cscriptsize%20V_C%3DiC%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B1000%7D%20%5Ctimes30%3D0.03?伏特。

????????當(dāng)量度范圍為 3 伏特時(shí),放大的倍數(shù)?%5Cscriptsize%20m%3D%5Cfrac%7B3%7D%7B0.03%7D%20%3D100

????????因此串聯(lián)電阻 H?=(m-1)C=(100-1)×30=2970歐姆。

????????當(dāng)量度范圍為 30 伏特時(shí),放大的倍數(shù)?%5Cscriptsize%20m%3D%5Cfrac%7B30%7D%7B0.03%7D%20%3D1000,

????????因此串聯(lián)電阻 H?+H?=(m'-1)C=(1000-1)×30=29970歐姆,H?=29970-H?=29970-2970=27000歐姆。

習(xí)題3-6(3)

1、電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)角度,本來(lái)是跟通過(guò)電流計(jì)線圈的電流強(qiáng)度成正比的,為什么它又可以用來(lái)量度線圈兩端的電勢(shì)差呢?

2、電流計(jì)為什么不宜直接用來(lái)測(cè)量電路里的電流強(qiáng)度?為什么又不宜直接用來(lái)測(cè)量電路上的電壓?

3、安培計(jì)和伏特計(jì)在構(gòu)造上主要有些什么區(qū)別?為什么要有這樣的區(qū)別?

4、如果在實(shí)驗(yàn)時(shí)錯(cuò)誤地把一個(gè)安培計(jì)并聯(lián)在一個(gè)電路里,或把一個(gè)伏特計(jì)串聯(lián)在電路里,將會(huì)產(chǎn)生怎樣的后果?

5、一個(gè)伏特計(jì),它的電阻是 140 歐姆。現(xiàn)在要把它的量度范圍擴(kuò)大 10 倍,問(wèn)需要串聯(lián)一個(gè)多大的附加電阻?【1260歐姆】

6、某伏特計(jì)的電阻是 800 歐姆,標(biāo)度每格代表 1 伏特。如果串聯(lián)一個(gè)和它相等的電阻,每格標(biāo)度應(yīng)代表多大伏特?怎樣才能把它改裝成每格代表 10 伏特的儀表?【每格代表2伏,串聯(lián)7200歐姆的電阻】

7、一個(gè)伏特計(jì)的電阻是 400 歐姆。現(xiàn)在和它串聯(lián)一個(gè) 2000 歐姆的附加電阻后,再用來(lái)測(cè)量某段電路上的電壓,如果指針指在 5 伏特的位置上。問(wèn)這段電路上的電壓實(shí)際是多大?【30伏特】

8、一個(gè)電流計(jì)的線圈電阻為 25 歐;通過(guò)它的電流是 1/1500 安培時(shí),指針偏轉(zhuǎn)一格。現(xiàn)在要把它改裝成每格讀數(shù)是(1) 1 伏特的伏特計(jì),(2) 1 安培的安培計(jì),問(wèn)應(yīng)當(dāng)怎樣改裝?【(1)串聯(lián)1475歐姆的電阻,(2)并聯(lián)25/1499歐姆的電阻】

【種花家務(wù)·物理】3-3-06電流計(jì),安培計(jì)和伏特計(jì)『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』的評(píng)論 (共 條)

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