Question

8．小明是個愛動手動腦的好孩子，一天他在幫實驗老師維修電壓表時發(fā)現(xiàn)，電壓表實際上由兩部分組成：一個帶刻度盤、指針的表頭和兩個定值電阻R₁、R₂組成的串聯(lián)電路，老師告訴他：這個帶刻度盤、指針的表頭叫做磁電式電流表，它的量程I_g和電阻R_g都很小，通常這個表頭用符號表示．它的主要結(jié)構(gòu)是一個馬蹄形永久磁鐵和一個置于磁鐵之間的線圈，電表的指針與線圈固定相聯(lián)接，當(dāng)有電流通過線圈時，線圈受到力的作用，就帶動指針偏轉(zhuǎn)，從而指示電流的大小．（如圖1所示）
小明還從電壓表的說明書中發(fā)現(xiàn)了電壓表的電路圖（如圖2所示），該電壓表有三個接線柱，分別標(biāo)有“-”、“U₁”、“U₂”．請根據(jù)以上材料回答下面各題：

（1）磁電式電流表的工作原理是：通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用．
（2）在上面介紹的電壓表中，當(dāng)要使用較大量程時，應(yīng)該接到“-”和“U₁”兩個接線柱上．（用圖中標(biāo)示的“-”、“U₁”、“U₂”符號表示）
（3）當(dāng)使用量程為0～U₂時，請推導(dǎo)出要給磁電式電流表串聯(lián)一個多大的阻值的電阻R₂？要寫出必要的推導(dǎo)過程，所用到的物理量均用題目中的相關(guān)字母表示．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)電表中有電流通過時，指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其工作原理是通電線圈在磁場中由于受到磁場力而會發(fā)生轉(zhuǎn)動；
（2）由題意可知，磁電式電流表的量程和電阻都很小，改裝成大量程的電壓表使用時應(yīng)使表頭的總電阻最大，然后分析圖2得出接入電路中的接線柱；
（3）當(dāng)使用量程為0～U₂時，R_g與R₂串聯(lián)，因磁電式電流表滿偏時的電流不變，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出電阻R₂的阻值．

解答 解：
（1）磁電式電流表的工作原理是通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用；
（2）由題意可知，磁電式電流表的量程和電阻都很小，改裝成大量程的電壓表使用時應(yīng)使表頭的總電阻最大，
由圖2可知，當(dāng)“-”和“U₁”接線柱接入電路中時，電路中的電阻最大，電壓表使用的是大量程；       
（3）當(dāng)使用量程為0～U₂時，R_g與R₂串聯(lián)，
因磁電式電流表滿偏時的電流不變，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電壓表滿偏時電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{g}}$，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，則R₂的阻值：
R₂=R_總-R_g=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{g}}$-R_g．
答：（1）通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用；
（2）“-”和“U₁”；
（3）當(dāng)使用量程為0～U₂時，要給磁電式電流表串聯(lián)一個阻值為$\frac{{U}_{2}}{{I}_{g}}$-R_g的電阻．

點評 本題考查了磁電式電流表的工作原理和串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應(yīng)用，要注意電流表的改裝是根據(jù)并聯(lián)電路的分流特點，電壓表的改裝是根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點．