题目
有一只内阻为1 kΩ、量程为5V的电压表.现要求能测量100V的电压,应串联多大的附加电阻Rx?
有一只内阻为1 kΩ、量程为5V的电压表.现要求能测量100V的电压,应串联多大的附加电阻Rx?
题目解答
答案
解:U1=UR1/(R1+Rx)
Rx=19kΩ
答:应串联的附加电阻Rx为19 kΩ。
解析
考查要点:本题主要考查电压表的量程扩展原理,涉及串联电路的分压规律及欧姆定律的应用。
解题核心思路:
当电压表需要测量更大电压时,通过串联附加电阻Rx,利用串联分压原理,使电压表自身承担5V电压,剩余电压由Rx承担,从而实现量程扩展。
破题关键点:
- 明确总电压分配:总电压100V由电压表内阻R1和附加电阻Rx分担。
- 电流相等关系:串联电路中电流相同,电压表满偏电流即为电路总电流。
- 公式推导:通过分压公式建立方程,解出Rx的值。
已知条件
- 电压表内阻:$R_1 = 1\ \text{kΩ} = 1000\ \Omega$
- 电压表量程:$U_1 = 5\ \text{V}$
- 总电压:$U = 100\ \text{V}$
分析总电压分配
总电压由$R_1$和$Rx$分担:
$U = U_1 + U_{Rx}$
其中,$U_{Rx} = U - U_1 = 100\ \text{V} - 5\ \text{V} = 95\ \text{V}$。
利用串联电流相等
串联电路中电流$I$相同,由电压表满偏电流确定:
$I = \frac{U_1}{R_1} = \frac{5\ \text{V}}{1000\ \Omega} = 0.005\ \text{A} = 5\ \text{mA}$
同理,附加电阻电流为:
$I = \frac{U_{Rx}}{R_x}$
建立方程求解
联立得:
$\frac{U_{Rx}}{R_x} = \frac{U_1}{R_1}$
代入数据:
$\frac{95}{R_x} = \frac{5}{1000}$
解得:
$R_x = \frac{95 \times 1000}{5} = 19000\ \Omega = 19\ \text{kΩ}$