1、实验三把电流表改装成电压表实验三把电流表改装成电压表一、实验目的一、实验目的1掌握掌握“半偏法半偏法”测电流表的内阻测电流表的内阻2学会把电流表改装为电压表学会把电流表改装为电压表3会用标准电表进行校准会用标准电表进行校准二、实验原理二、实验原理1.将小量程电流表改装成为电压表将小量程电流表改装成为电压表有一电流表，内阻为有一电流表，内阻为Rg，满偏电流为，满偏电流为Ig，要把它改装成，要把它改装成量程为量程为U(UUg)的电压表，则应串联的电阻的计算如下：如的电压表，则应串联的电阻的计算如下：如右图所示，电流表指针偏转到满刻度时它两端的电压为右图所示，电流表指针偏转到满刻度时它两端的电压为U
2、gIgRg，所串联的分压电阻应分担的电压为，所串联的分压电阻应分担的电压为URUUg，据串，据串联电路的分压关系，有联电路的分压关系，有(UUg)/RUg/Rg，整理化简后得整理化简后得R(1)Rg 令令U/Ugn，(n叫电压扩大倍数，即改装后的电压表叫电压扩大倍数，即改装后的电压表的量程的量程U与电流表的满偏电压与电流表的满偏电压Ug之比之比)，则，则R(n1)Rg 由上式可知，只要知道了要扩大的电压倍数，就可由上式可知，只要知道了要扩大的电压倍数，就可以求出要串联的电阻与电流表内阻的关系以求出要串联的电阻与电流表内阻的关系注意：改装后的电压表是指电流表和被串联的电阻所注意：改装后的电压表是
3、指电流表和被串联的电阻所构成的整体，即上图中虚线框所示部分构成的整体，即上图中虚线框所示部分2“半偏法半偏法”的基本原理的基本原理 (1)按右图所示连接电路，图中按右图所示连接电路，图中R1为滑动变阻器，为滑动变阻器，R2为电阻箱；为电阻箱；三、实验器材三、实验器材待改装的电流表，一般范围的电阻箱一个，最大阻值待改装的电流表，一般范围的电阻箱一个，最大阻值1 k以上的滑动变阻器一个，标准电压表一个，直流电源一以上的滑动变阻器一个，标准电压表一个，直流电源一个个(电动势稍微大点的电动势稍微大点的)，连接导线若干，开关两个，连接导线若干，开关两个四、实验步骤四、实验步骤 1.半偏法测电流表内阻半偏
4、法测电流表内阻 (1)把两个电键把两个电键(已经断开已经断开)、大阻值变阻器、大阻值变阻器R1、电阻箱、电阻箱R2、电流表和电源按照右图所示的电路连接好；、电流表和电源按照右图所示的电路连接好；(2)检查电路无误后，闭合检查电路无误后，闭合S1，调节变阻器，调节变阻器R1，使电流，使电流表满偏，干路电流为表满偏，干路电流为Ig；(3)保持保持R1不变，闭合不变，闭合S2后调节后调节R2，使电流表达到半偏，使电流表达到半偏(满刻度的一半满刻度的一半)；(4)记下此时电阻箱记下此时电阻箱R2的阻值，即为电流表的测量内阻的阻值，即为电流表的测量内阻Rg.2.改装改装 (1)算出电流表的满偏电压算出电
5、流表的满偏电压Ug；(2)如果把电流表改装成量程为如果把电流表改装成量程为U的电压表，计算应串的电压表，计算应串联的电阻值联的电阻值R3；(3)将电阻箱阻值调为将电阻箱阻值调为R3，把电流表与电阻箱串联起，把电流表与电阻箱串联起来来 3.核对核对 (1)按右图所示连接电路，并使变阻器按右图所示连接电路，并使变阻器R1的滑片在分压的滑片在分压值最小的位置，使输出电压起始为零；值最小的位置，使输出电压起始为零；(2)改变变阻器改变变阻器R1的滑片位置，使标准电压表的滑片位置，使标准电压表V的示数的示数分别为分别为0.5 V、1.0 V、1.5 V、2.0 V、，直至使电流表达到，直至使电流表达到满
6、偏满偏(注意电压表的量程注意电压表的量程)，并核对改装的电压表的示数是否，并核对改装的电压表的示数是否正确正确五、误差分析1“半偏法”测电流表内阻时，存在系统误差当S2闭合后，整个电路的总电阻变小，总电流变大，通过电流表的电流为原来的一半，则通过电阻箱的电流就大于通过电流表的电流即R测rg.当电路中Rrg时，误差较小，因此要使Rrg，同时电源电动势也应适当大一些2.改装后的电压表也存在系统误差：因R测100rg.2.实验时，在R较大情况下为了使电流表满偏，电源电动势宜大些 3.闭合开关S1时，必须先将滑动变阻器R的阻值调至最大 4.闭合开关S2、调节电阻箱R时，应保持滑动变阻器R的阻值不变 5
7、.“半偏法”测电流表内阻的实验中R只能用电阻箱，R可用阻值很大的滑动变阻器或电阻箱若实验给出两个电阻箱，一个阻值较大(10 k以上)，另一个阻值较小，一定要把阻值大的连到干路上，阻值小的与电流表并联 6.改装后电压表校准，校对电路要用分压式，使改装电压表的电压可以从零开始一一校对，且不可超量程七、实验改进七、实验改进 在用在用“半偏法半偏法”测电流表内阻时，由于存在系统误测电流表内阻时，由于存在系统误差，使得测得值偏小我们可以在原电路的基础上在干路中差，使得测得值偏小我们可以在原电路的基础上在干路中串接一标准电流表串接一标准电流表A0.按右图连接电路，实验时反复调节滑动变阻器按右图连接电路，实
8、验时反复调节滑动变阻器R和电阻和电阻箱箱R，使标准电流表，使标准电流表A0的读数始终为待测电流表的读数始终为待测电流表A的满偏电的满偏电流流Im，而待测电流表，而待测电流表A的示数为的示数为 ，此法系统误差便得到，此法系统误差便得到消除，即电流表的内阻为消除，即电流表的内阻为rgR.【例例1】用半偏法测电流表内阻用半偏法测电流表内阻Rg，其测量值为，其测量值为R测测，改装后电压表的测量值为改装后电压表的测量值为U测测，实际电压为，实际电压为U，如右图所示，如右图所示，以下关系中正确的有以下关系中正确的有 ()AR测测RgCU测测U【例例2】把电流表改装为电压表的实验中，分把电流表改装为电压表的
9、实验中，分3个主要步骤，个主要步骤，实验中给出的器材有：实验中给出的器材有：a.电流表电流表(量程量程0100 A)；b.标准电压表标准电压表(量程量程05 V)，c.电阻箱电阻箱(09999)；d.电阻箱电阻箱(099999)；e.电源电源(电动势电动势2 V，有内阻，有内阻)；f.电源电源(电动势电动势6 V，有内阻，有内阻)；g.滑动滑动变阻器变阻器(050，额定电流，额定电流1.5 A)；h.开关两只，导线若干开关两只，导线若干(1)首先要用半偏法测定电流表的内首先要用半偏法测定电流表的内阻如果采用右图所示的电路测定电阻如果采用右图所示的电路测定电流表流表A的内电阻并且要想得到较高的的
10、内电阻并且要想得到较高的精确度，那么从以上给出的器材中，精确度，那么从以上给出的器材中，可变电阻可变电阻R1应选用应选用_，可变电阻，可变电阻R2应选用应选用_，电源，电源E应选用应选用_该实验操作的步骤有：该实验操作的步骤有：A合上合上S1B合上合上S2C观察观察R1的阻值是否最大，如果不是，将的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调的阻值调至最大至最大D调节调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的阻值，使电流表指针偏转到满刻度E调节调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半F记下记下R2的阻值的阻值把以上步骤的字母代号按实验的顺序填写在横线上：把
11、以上步骤的字母代号按实验的顺序填写在横线上：_.(2)下图所示器材中，一部分是将电流表改装为电压表下图所示器材中，一部分是将电流表改装为电压表所需的，其余是为了把改装成的电压表跟标准电压表进行校所需的，其余是为了把改装成的电压表跟标准电压表进行校对所需的在方框中画出改装和校对都包括在内的电路图对所需的在方框中画出改装和校对都包括在内的电路图(要求对要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行校对的所有刻度都能在实验中进行校对)；然后在；然后在图上画出连线，将所示器材按以上要求连接成实验电路图上画出连线，将所示器材按以上要求连接成实验电路【解析解析】(1)可变电阻可变电阻R1、R2选择的依据是什么？
12、选择的依据是什么？答答可变电阻可变电阻R1应选择总电阻较大的变阻器，因为利用应选择总电阻较大的变阻器，因为利用其调节要能使电流表满偏，但电流表量程较小，需要接入的其调节要能使电流表满偏，但电流表量程较小，需要接入的阻值要大，应选阻值要大，应选d.可变电阻可变电阻R2，一方面只能选电阻箱，才能，一方面只能选电阻箱，才能读出具体数值，另一方面只要能达到电流表的内阻就可以，读出具体数值，另一方面只要能达到电流表的内阻就可以，应选应选c.(2)电源又如何选择呢？电源又如何选择呢？答答由于电源由于电源e的电动势太小，所以只能选择的电动势太小，所以只能选择f.(3)如何安排实验步骤呢？如何安排实验步骤呢？
13、答答结合所给电路原理图，利用实验原理及设计思想中结合所给电路原理图，利用实验原理及设计思想中“半偏法半偏法”测电流表测电流表G的内阻的步骤考虑要注意的内阻的步骤考虑要注意R1由于是由于是连在干路上起到限流作用的，因此开始应处于最大值处因连在干路上起到限流作用的，因此开始应处于最大值处因此步骤为：此步骤为：C、A、D、B、E、F.(4)测得电流表内阻为多少？测得电流表内阻为多少？答答利用半偏法原理，可以认为半偏时利用半偏法原理，可以认为半偏时R2的读数即为电的读数即为电流表的内阻流表的内阻(5)如何改装所需电压表？如何改装所需电压表？答答应将电流表与相应阻值的电阻箱串联应将电流表与相应阻值的电阻
14、箱串联(6)改装的电压表应与标准电压表如何连接？改装的电压表应与标准电压表如何连接？答答由于是改装的电压表与标准电压表校对，二者应并由于是改装的电压表与标准电压表校对，二者应并联联(7)滑动变阻器应如何连接？滑动变阻器应如何连接？答答由于要求对由于要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行校的所有刻度都能在实验中进行校对，只能采用分压电路如下图所示对，只能采用分压电路如下图所示【答案答案】(1)dcfCADBEF(2)实验电路图如上图所示实验电路图如上图所示1一电压表由一电压表由“表头表头”G与电阻与电阻R串联而成，如右图串联而成，如右图所示若在使用中发现电压表读数总比准确值稍小一些，采所示若在
15、使用中发现电压表读数总比准确值稍小一些，采用下列哪些措施能加以改进用下列哪些措施能加以改进 ()A在在R上串联一个比上串联一个比R小得多的电阻小得多的电阻B在在R上串联一个比上串联一个比R大得多的电阻大得多的电阻C在在R上并联一个比上并联一个比R小得多的电阻小得多的电阻D在在R上并联一个比上并联一个比R大得多的电阻大得多的电阻【答案答案】D2两个电压表两个电压表V1和和V2是完全相同的两个电流表改装的，是完全相同的两个电流表改装的，V1量程是量程是5 V，V2量程是量程是15 V，为了测，为了测15 V20 V电压，我电压，我们把们把V1和和V2串联起来用，以下叙述正确的是串联起来用，以下叙述
16、正确的是 ()AV1、V2的读数相同的读数相同BV1、V2指针偏转角度相等指针偏转角度相等CV1、V2读数不同，指针偏转角也不同读数不同，指针偏转角也不同DV1、V2读数之比等于两电压表内阻之比读数之比等于两电压表内阻之比【解析解析】把把V1和和V2串联使用时，组成电压表的电流串联使用时，组成电压表的电流表和分压电阻都是串联关系，通过完全相同的两个电流表的表和分压电阻都是串联关系，通过完全相同的两个电流表的电流相等，指针偏转角也相等两个电压表是串联使用，根电流相等，指针偏转角也相等两个电压表是串联使用，根据串联电路的电压分配关系，分配在据串联电路的电压分配关系，分配在V1和和V2两端的电压，即
17、两端的电压，即V1和和V2读数之比等于两个电压表内阻之比，综合以上分析可读数之比等于两个电压表内阻之比，综合以上分析可知，知，B、D选项正确选项正确【答案答案】B、D3如右图所示，用半偏法测电流表如右图所示，用半偏法测电流表G内阻内阻Rg，则下列，则下列说法中正确的是说法中正确的是 ()【答案答案】ABC4(全国全国卷卷)有一电流表有一电流表，量程为，量程为1 mA，内阻，内阻rg约约为为100.要求测量其内阻可选用的器材有：电阻箱要求测量其内阻可选用的器材有：电阻箱R0，最，最大阻值为大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为；滑动变阻器甲，最大阻值为10 k；滑；滑动变阻器乙，最大阻
18、值为动变阻器乙，最大阻值为2 k；电源；电源E1，电动势约为，电动势约为2 V，内阻不计；电源内阻不计；电源E2，电动势约为，电动势约为6 V，内阻不计；开关，内阻不计；开关2个，个，导线若干采用的测量电路图如下图所示，实验步骤如下：导线若干采用的测量电路图如下图所示，实验步骤如下：断开断开S1和和S2，将，将R调到最大；合上调到最大；合上S1，调节，调节R使使满偏；满偏；合上合上S2，调节，调节R1，使，使半偏，此时可以认为半偏，此时可以认为的内阻的内阻rgR1.试问：试问：(1)在上述可供选择的器材中，可变电阻在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择应该选择_；为了使测量尽量精确，可变
19、电阻；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择应该选择_，电源，电源E应该选择应该选择_(2)认为内阻认为内阻rgR1，此结果与，此结果与rg的真实值相比的真实值相比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”)【解析解析】(1)此为半偏法测电流表内阻，此为半偏法测电流表内阻，R1只能选用只能选用电阻箱电阻箱R0，以方便读数；闭合，以方便读数；闭合S2后，电路中总电阻发生变化，后，电路中总电阻发生变化，要减小实验误差，要减小实验误差，R应选滑动变阻器甲，电源应选应选滑动变阻器甲，电源应选E2.(2)闭合闭合S2后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流表示
20、数为原电流一半时，通过表示数为原电流一半时，通过R1的电流比通过电流表的电流的电流比通过电流表的电流大，由并联电路的特点可知大，由并联电路的特点可知R1rg.【答案答案】(1)R0 滑动变阻器甲滑动变阻器甲 E2(2)偏小偏小5(全国全国卷卷)一直流电压表一直流电压表V，量程为，量程为1 V，内阻为，内阻为1000.现将一阻值在现将一阻值在50007000之间的固定电阻之间的固定电阻R1与此电与此电压表串联，以扩大电压表的量程为求得扩大后量程的准确压表串联，以扩大电压表的量程为求得扩大后量程的准确性，再给定一直流电源性，再给定一直流电源(电动势电动势E为为67V，内阻可忽略不计，内阻可忽略不计
21、)，一阻值一阻值R22000的固定电阻，两个单刀开关的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干及若干导线导线(1)为达到上述目的，将下图连成一个完整的实验电路为达到上述目的，将下图连成一个完整的实验电路图图(2)连线完成以后，当连线完成以后，当S1与与S2均闭合时，电压表的示数为均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当；当S1闭合，闭合，S2断开时，电压表的示数为断开时，电压表的示数为0.70 V由此由此可以计算出改装后电压表的量程为可以计算出改装后电压表的量程为_V，电源电动势，电源电动势为为_V.【答案答案】(1)见解析图见解析图(2)76.36有一内阻为有一内阻为30 k、量程未知、量程未
22、知(约约25 V35 V)、共有、共有30个均匀小格的直流电压表个均匀小格的直流电压表V.为了测出电压表的量程，现有为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用下列器材可供选用标准电压表标准电压表V1：量程：量程3 V，内阻，内阻3 k电流表电流表A：量程：量程03 A，内阻未知，内阻未知滑动变阻器：总阻值滑动变阻器：总阻值1 k稳压电源稳压电源E：30 V，内阻不能忽略，内阻不能忽略电键、导线若干电键、导线若干要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度(1)在方框中画出实验电路图在方框中画出实验电路图(2)选用记录数据中的一组，写出计算量程的表达式选用记录数据
23、中的一组，写出计算量程的表达式Ug_，式中各字母的意义是：，式中各字母的意义是：_.【解析解析】(1)如下图所示如下图所示7利用如图利用如图1所示的电路测量电流表所示的电路测量电流表mA的内阻的内阻RA，图，图中中R1、R2为电阻，为电阻，S1、S2为开关，为开关，E是电源是电源(内阻可忽略内阻可忽略)(1)根据图根据图1所给出的电路原理图，在如图所给出的电路原理图，在如图2所示的实物所示的实物图上连线图上连线(2)已知已知R1140，R260.当开关当开关S1闭合，闭合，S2断开时，断开时，电流表读数为电流表读数为6.4 mA；当；当S1、S2均闭合时，电流表读数为均闭合时，电流表读数为8.
24、5 mA.由此可以求出由此可以求出RA_.(保留两位有效数字保留两位有效数字)【答案答案】(1)连线如图所示连线如图所示(2)438为了测定电流表为了测定电流表A1的内阻，采用如图的内阻，采用如图1所示的电所示的电路路其中：其中：A1是待测电流表，量程为是待测电流表，量程为300A，内阻约为，内阻约为100；A2是标准电流表，量程是是标准电流表，量程是200A；R1是电阻箱，阻值范围是是电阻箱，阻值范围是0999.9；R2是滑动变阻器；是滑动变阻器；R3是保护电阻；是保护电阻；E是电池组，电动势为是电池组，电动势为4V，内阻不计；，内阻不计；S1是单刀单掷开关，是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开
25、关是单刀双掷开关(1)根据电路图根据电路图1，请在图，请在图2中画出连线，将器材连接成中画出连线，将器材连接成实验电路实验电路(2)连接好电路，将开关连接好电路，将开关S2扳到接点扳到接点a处，接通开关处，接通开关S1，调整滑动变阻器调整滑动变阻器R2使电流表使电流表A2的读数为的读数为150A；然后将开关；然后将开关S2扳到接点扳到接点b处，保持处，保持R2不变，调节电阻箱不变，调节电阻箱R1，使，使A2的读数的读数仍为仍为150A.若此时电阻箱若此时电阻箱R1各旋钮的位置如右图所示，电阻各旋钮的位置如右图所示，电阻箱箱R1的阻值是的阻值是_，则待测电流表，则待测电流表A1的内阻的内阻Rg_
26、.(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全在下面提供的四个电阻位置，都要保证两块电流表的安全在下面提供的四个电阻中，保护电阻中，保护电阻R3应选用应选用_(填写阻值相应的字母填写阻值相应的字母)A200 k B20 kC15 k D2 k(4)下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器若既下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器若既要 满 足 上 述 实 验 要 求，又 要 调 整 方 便，滑 动 变 阻 器要 满 足 上 述 实 验 要 求，又 要 调 整 方 便，滑 动 变 阻 器_(填写阻值相应的字母填写阻值相应的字母)是最佳选择是最佳选择A1 k B5 kC10 k D25 k【答案答案】(1)如下图如下图(2)86.3 86.3(3)B (4)C
