1、第4讲实验：把电流表改装成电压表,知识梳理?实验原理(1)“半偏法”测电流表的内阻电路图如图所示,合上S1,调整R,使电流表恰好满偏,然后闭合S2,调整R,使电流表恰好半偏,当R? R时,rg=R。,(2)把电流表改装成电压表,根据串联电阻分压的原理可知,应把电流表与一电阻串联,其阻值为Rx=?-rg。误差分析误差来源,(1)本实验存在系统误差,只有当R?R时,才有rg=R;(2)由于电流表允许通过的电流太小,也影响了实验测量结果的准确性;(3)R使用电阻箱,阻值的调节本身就不连续,也是误差来源之一。,1.一个电流表的内阻RA为0.18 ,量程为010 A,刻度盘分为100个刻度。现将其最大测
2、量值扩大为100 A,需并联一个0.02的电阻,此时刻度盘每个刻度表示1A;新的电流表的内阻为0.018。,答案并0.0210.018,解析电流表扩大量程需并联一个电阻分流,其阻值R=?=? =0.02 。改装后的电流表内阻为?=? =0.018 。量程为0100 A时刻度盘每个刻度表示1 A。,2.某同学用量程为1 mA、内阻为120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。回答下列问题:(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。(2)开关S闭合时,多用电表用于测量电流(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断
3、开时,多用电表用于测量电压(填“电流”、“电压”或“电阻”)。(3)表笔A应为黑色(填“红”或“黑”)。(4)定值电阻的阻值R1=1.00,R2=880。(结果取3位有效数字),答案(1)连线如图所示?(2)电流电压(3)黑(4)1.00880,解析(2)开关S闭合时,R1与表头和R2并联,为电流表,因此用于测量电流;当开关S断开时,R2与表头串联,为电压表,因此用于测电压。(3)电流应从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表,因此表笔A应为黑色。(4)开关S断开时为电压表,U=Ig(Rg+R2),解得R2=880 ;开关S闭合时为电流表,R1=?=1.00 。,深化拓展,考点电表的改装方法,深化拓
4、展考点电表的改装方法1.电流表G(表头)(1)构成:主要由磁体和放入其中可转动的线圈组成。当线圈中有电流通过时,线圈在安培力作用下带动指针一起偏转,电流越大,指针偏转的角度越大,从表盘上可直接读出电流值。(2)三个参数:满偏电流Ig,表头内阻Rg,满偏电压Ug,它们的关系:Ug=IgRg。,2.电压表、电流表的改装,1-1(2017北京朝阳期末,16)现有一块直流电流计G,满偏电流为200 A,内阻约为400 ,某同学想把它改装成量程为2 V的电压表,他首先根据图示电路,用半偏法测定电流计G的内阻。?(1)为提高测量准确度,在以下器材中,电阻器R应选用F;电池应选用B(选填器材前的字母)。A.
5、电池(电动势1.5 V,内阻不计),B.电池(电动势4.5 V,内阻不计)C.电阻箱(0999.9 )D.滑动变阻器(0500 )E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(05.1 k)F.电位器(051 k)(2)该同学在开关断开的情况下,检查电路连接无误后,将R的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是ACBE,最后记录R的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)A.闭合S1B.闭合S2C.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度,D.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半E.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半F.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
6、(3)如果测得R的阻值为400.0 ,即为电流计G内阻的测量值。则给电流计G串联(选填“串”或“并”)一个阻值为9.6k的电阻,就可以将该电流计G改装成量程为2 V的电压表。(4)请你推断在本实验中电流计G内阻的测量值R比其内阻的实际值Rg是偏大还是偏小;由于测得电流计G内阻的准确度将直接影响改装电压表的准确度,请你分析说明利用半偏法测量电流计内阻时,使R尽可能接近Rg的方法。,答案(1)FB(2)ACBE(3)串9.6(4)见解析,解析(1)参见(4)问解析。(2)根据半偏法的操作步骤,可得出合理的步骤为ACBE(3)将电流表改装成电压表,应串联一个较大阻值的电阻。根据R+rg=?,可计算出
7、R=9 600 =9.6 k。(4)设电源的电动势为E,电流计的满偏电流为Ig,当S1闭合,S2断开时,电流计满偏,由闭合电路欧姆定律可得:E=Ig(R+Rg)当S1、S2均闭合,电流计半偏,设流经R的电流为I,有:?Rg=IRE=(?+I)R+?Rg,联立式可得:?=?+?可见,RRg,即电流计G内阻的测量值R比其内阻的实际值Rg偏小。由式可知,为了使电流计G内阻测量值R尽可能接近实际值Rg,即RRg,则需要在电流计达到满偏时,电阻器接入电路的阻值越大准确度越高,所以要选用阻值较大的电阻器;同时,为了确保电流计指针能够满偏,还应当选用电动势适当大的电源。,甲,1-2(2010北京理综,21)
8、(1)甲同学要把一个量程为200 A的直流电流计 ?,改装成量度范围是04 V的直流电压表。她按图甲所示电路,用半偏法测定电流计 ? 的内电阻rg,其中电阻R0约为1 k。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用B,电阻器R1应选用C,电阻器R2应选用F(选填器材前的字母)。A.电源(电动势1.5 V)B.电源(电动势6 V)C.电阻箱(0999.9 )D.滑动变阻器(0500 )E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(05.1 k),F.电位器(051 k)该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是:B,C,A,E,最后记录R
9、1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)A.闭合S1B.闭合S2C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度,如果所得的R1的阻值为300.0 ,则图甲中被测电流计? 的内阻rg的测量值为300,该测量值略小于实际值(选填“略大于”“略小于”或“等于”)。给电流计 ?串联(选填“串”或“并”)一个阻值为19.7k的电阻,就可以将该电流计 ? 改装为量程 4 V 的电压表。(2)乙同学要将另一个电流计 ? 改装成直流电压表,但他
10、仅借到一块标准电压表V0、一个电池组E、一个滑动变阻器R 和几个待用的阻值准确的定值电阻。,乙该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表 ? 直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表V0校准。请你画完图乙方框中的校准电路图。实验中,当定值电阻R选用17.0 k时,调整滑动变阻器R 的阻值,电压表V0的示数是4.0 V时,表?的指针恰好指到满量程的五分之二;当R,选用7.0 k时,调整R 的阻值,电压表V0的示数是2.0 V时,表?的指针又指到满量程的五分之二。由此可以判定,表 ? 的内阻rg是3.0k,满偏电流Ig是0.50mA。若要将表 ? 改装为量程是15 V的电压表,应
11、配备一个27.0k的电阻。,答案(1)BCFBCAE300略小于串19.7(2)如图所示?3.00.5027.0,解析(1)考虑到减小误差,电源应选电动势较大的B。因为电动势越大,R2接入电路阻值越大,测得数据越准确。R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱C。R2在电路中是限流接法,应选用总阻值大于 30 k 的电位器F。半偏法的具体操作顺序是:a.S1断开,S2闭合;b.调节R2,使电流计指针满偏;c.闭合S1;d.保持R2不变,调节R1,使电流计指针半偏;e.读 出R1,即为电流计内阻值。根据半偏法原理,rg=R1=300 。由于闭合S1后,干路电流会略为变大,故半偏时,流过R1的电流略大于电流计的电流,故R1的阻值略小于电流计的内阻。把电流计改装成电压表,应串联一个大电阻R,R=?-rg=? -300 =19.7 k。(2)电路图见答案。设电流计量程为Ig。由题意知:当R为17.0 k时,有?Ig(17.0+rg)=4 V;当R为7.0 k时有 ?Ig(7.0+rg)=2 V。两式联立得rg=3.0 k,Ig=0.50 mA。若要改装成量程为15 V的电压表,串联电阻阻值R=?-rg=? =27.0 k。,
