高考物理实验复习实验13把电流表改装成电压表 11页

实验十三 把电流表改装成电压表 第一关：基础关展望高考 基 础 知 识 ‎ (一)实验目的 ‎1.学会测量电表内阻的方法——半偏法;‎ ‎2.把小量程的电流表改装为电压表并把改装的电压表跟标准电压表进行校准;‎ ‎3.学会使用电阻箱.‎ ‎(二）实验原理 ‎1.没经改装的小量程电流表G，其最大量程Ig一般从几十微安到几毫安，电流表的内阻Rg一般也在100 Ω左右，因此电流表允许加上的最大电压Ug=Ig5Rg是一个比较小的电压.‎ ‎2.要想测量大的电压,就需要把电流表G改装,根据串联电阻的分压作用,给电流表串联一个阻值较大的电阻,从而限制流过电流表的电流不超过其满偏电流,这样把电流表及与其串联的电阻一起作为电压表,则该电压表可以测量较高电压.‎ ‎(三)实验仪器 小量程电流表,电阻箱,开关(两个),标准电压表,滑动变阻器,学生电源.‎ ‎(四)实验步骤 ‎1.半偏法测量电流表的内电阻Rg,先按如图所示电路图连接电路,断开S2,接通S1,调节滑动变阻器的阻值R,使电流表的指针达到满偏为止;再接通S2,调整电阻箱R′的阻值,使电流表的指针恰好偏转到满偏的一半,读出电阻箱R′的阻值,就是电流表的内电阻Rg.‎ ‎ ‎ ‎2.将电流表改装为电压表,改装量程为UV的电压表,按公式Rx=UV/Ig-Rg计算分压电阻Rx的值.按下图把电流表和电阻箱串联起来,选用电阻箱的阻值R′等于分压电阻Rx的值.‎ 改装后的电压表表盘的刻度值,按公式U=IUm/Ig来计算.其中Um是改装后电压表的量程.‎ ‎3.改装后的电压表跟标准电压表校准.‎ ‎(1)按下图连接电路.‎ ‎ ‎ ‎(2)闭合开关S,调节滑动变阻器滑片,使改装的电压表的读数分别是0.5 V,1.0 V,1.5 V,2.0 V等,看标准电压表的读数是否与它一致.‎ ‎(3)改装的电压表的读数是满刻度Um时,看标准电压表的读数U0,计算满刻度时的百分误差为δ=×100%.‎ 例如改装的电压表在满刻度3 V时,标准电压表的读数为3.1 V,则该电压表满刻度时的百分误差δ=×100%=3.2%.‎ ‎(五）注意事项 ‎1.滑动变阻器的阻值很大，在闭合S1前，其阻值应调至最大.‎ ‎2.电阻箱R′不能用滑动变阻器替代.‎ ‎3.在S2闭合后,不能再调节R,以保持电路中总电流不变.‎ ‎4.测电表内阻时,必须确保RR′.‎ ‎5.校对改装的电表时,要从零开始连续校对,则滑动变阻器必须接成分压式.‎ ‎6.弄清改装后电流表的表盘上刻度示数的大小.‎ ‎(六)实验误差的来源与分析 ‎1.本实验存在系统误差,只有当RR′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,阻值调节本身就不连续,也是误差来源之一.‎ 第二关：技法关解读高考 解 题 技 法 一、电流表改装成电压表 技法讲解 如图所示，电流表的基本参量为Ug、Rg、Ig，与R串联后，最大电压为：‎ U=Ig（Rg+R），（U=nUg，设n为扩大倍数）‎ 即R=（n-1）Rg.‎ 典例剖析 例1有一电流表,内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=3 mA,现将它改装为6 V的电压表,如何改装?‎ 解析：Ug=IgRg=0.3 V，n= ==20‎ R=(n-1)Rg=1900 Ω，‎ 即串联R=1900 Ω的电阻.‎ 二、把电流表扩大量程 技法讲解 如图所示,由并联电阻分流的原理可知,(I0-Ig)/Ig=Rg/Rx Rx=IgRg/（I0-Ig）（设I0=nIg）Rx=即量程扩大n倍，需并联Rx=的电阻.‎ 典例剖析 例2已知电流表的内阻Rg=120 Ω,满偏电流Ig=3 mA,要把它的量程改为‎0.6 A,应并联多大的电阻?‎ 解析：n= ==200‎ Rx= = Ω=0.6 Ω.‎ 三、用半偏法测电流表的内阻 技法讲解 用恒流半偏法测电流表的内阻 ‎（1）按如图所示连接电路（闭合开关前，先将滑动变阻器R触头位置移至最左端，使其连入电路的有效电阻最大，以免损坏电表）.闭合开关S1,缓慢移动触头,使电流表指针指 在满偏刻度.再闭合S2,改变电阻箱R′的阻值,使电流表指针指在Ig/2刻度处,记下此时电阻箱的阻值R′,则Rg=R′(注意事项:必须确保R远大于R′,以减小闭合S2时对总电流的影响.在S2闭合后,一定不能再移动变阻器R,以保持电路中的总电流不变).‎ ‎(2）误差分析 根据闭合电路欧姆定律和串,并联电路的特点,当闭合开关S2,调整R′使电流表半偏时,回路中的总电阻减小,总电流I′>Ig,故流过R′的实际电流比流过电流表的电流大(大于z).因此Rg>R′,即R测