高中物理電表改裝---副本

1、恒定電流電表間的各種改裝“把電流表改裝為電壓表”是高中物理課本中的一個(gè)重要分組實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到如下目的：學(xué)會(huì)把電流表改裝為電壓表的基本方法即加深對“串聯(lián)分壓” 的理解，掌握測電表內(nèi)阻的一種方法- 半偏法，會(huì)設(shè)計(jì)校表電路。近幾年在一些正規(guī)化的考卷中，時(shí)有該實(shí)驗(yàn)的拓展及變形題， 如：把“電流表改裝成電流表” 、“電壓表改裝成電流表” 、“電壓表改裝成電壓表”。本文對這些情況加以概括、總結(jié)，以期對廣大考生有所幫助。1、電流表改裝成電壓表改裝方案在電流表G 上串聯(lián)一個(gè)大阻值的定值電阻R0，讓其分壓即可起到電壓表的作用。如圖所示，IgUm改裝后的電壓表的量程Um=（ rg+R 0） IgG rgR0

2、校表電路將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)，利用分壓電路即可對所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。GV題例鞏固例 1（ 2003 年杭州調(diào)研卷）一電壓表由電流表G 與電阻 R0 串聯(lián)改成，如圖示。若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小些，那么應(yīng)采用下列哪種措施加以改進(jìn)（）A 、在 R0 上串聯(lián)一個(gè)比R0 小得多的電阻C、在 R0 上并聯(lián)一個(gè)比R0 小得多的電阻B、在 R0 上串聯(lián)一個(gè)比R0 大得多的電阻D、在 R0 上并聯(lián)一個(gè)比R0 大得多的電阻分析與解答 ：偏小的原因是改裝后的電壓表內(nèi)阻偏大，這時(shí)可將R0 調(diào)小一些，使表頭G 上分取的電壓大一些，其上指針偏大，對應(yīng)改裝電壓表的電壓示數(shù)就大些。在R0 不變的

3、情況下，在其兩端并聯(lián)一個(gè)大電阻，也可達(dá)到相同的效果，故本題答案為D。2、電流表改裝成電流表改裝方案在電流表 G 上并聯(lián)一個(gè)小阻值的定值電阻R0，讓其分流即可起到大電流表的作用。如圖所示，Igrg改裝后的電流表的量程 I m=I g+ I g rg /R0=（ rg+R0） Ig /R0GI mR0A校表電路G將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)，利用分壓電路即可對所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例 2（ 2004 年天津理綜卷） 現(xiàn)有一塊 59C2 型的小量程電流表 G（表頭），滿偏電流 50A ，內(nèi)阻約為 800 850。把它改裝成 1mA 、 10mA 的雙量程的電流表?？晒┻x擇的器材有：滑動(dòng)變阻

4、器R1，最大阻值20；滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值100k；，電阻箱 R ，最大值 9999；定值電阻 R0 ，阻值 1k；電源 E1，電動(dòng)勢為 15V ；電源 E2，電動(dòng)勢為 30V ；電源 E3，電動(dòng)勢為 45V ；（所有電源內(nèi)阻不計(jì)） ；標(biāo)準(zhǔn)電流表 A ，滿偏電流 1 5mA ；單刀單擲開關(guān) S1 和 S2，單刀雙擲開關(guān) S3；電阻絲及若干導(dǎo)線。（ 1）采用如圖 1 所示電路測量表頭的內(nèi)阻， 為提高測量精確度， 選用的滑動(dòng)變阻器為 ；選用的電源為 。（2）將 G 改裝成雙量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路示于圖2 和圖 3。其中圖 為合理電路。另一電路不合理的理由是：。（3）將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)

5、電流表逐格進(jìn)行核對（僅核對 1 mA 量程），畫出所用電路圖。圖中待核對的電流表用，符號(hào)表示。AGGGRcRaRb10mA oRdS2oR10mAo1mA1mA oooooSoES13圖 1圖 2圖 3圖 4分析與解答：（1）半偏法測電阻時(shí)，要求干路幾乎不變才可，為此RR ，同時(shí)電源電動(dòng)勢大些為宜，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 R2，電源選 E3。（2）圖 2 應(yīng)為合理的電路。若采用圖3 電路，在電路工作的情況下更換量程時(shí)，即S3 由 d換至 c 的過程中，兩電阻Rd、Rc 都未與 G 并聯(lián)，這時(shí) G 中電流過大而被燒壞。（3）改裝成量程為 1mA 的電流表時(shí)需要的并聯(lián)電阻Rx = I grg /（ I

6、m-I g） 43，改裝后的電流表 A 的內(nèi)阻 rA 40。因40 1mA = 0 04V，所以電源選電動(dòng)勢最小的E1 即可。當(dāng)選用了 E =15V 的電源后，必須再串聯(lián)一電阻R 加以保護(hù)，才能使其安全工作。10校表電路如圖所示。A AR0E13、電壓表改裝成電流表改裝方案在電壓表 v 上并聯(lián)一個(gè)小阻值的定值電阻R0，讓其分流即可起到電流表的作用。如圖所示，U mRv改裝后的電流表的量程 I m=U v/Rv+U v/R0VI m=（ 1/Rv+R0） UvR0校表電路將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)，VA利用分壓電路即可對所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例 3（ 2004 年浙江理綜卷）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)

7、有一電壓表mV ，量程為 150mV ，內(nèi)阻約為 150。現(xiàn)要將其改裝成量程為10mA的電流表，并進(jìn)行校準(zhǔn)。為此，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：干電池E（電動(dòng)勢為 15v），電阻箱 R，滑動(dòng)變阻器，、15mA 、150mAR ，電流表 A （有 1 5mA三個(gè)量程）及開關(guān)。（1）對電表改裝時(shí)必須知道電壓表的內(nèi)阻。可用圖a 示的電路測量電壓表mV 的內(nèi)阻。在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的電流表A 應(yīng)選用的量程是 。若合上 K ，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后測得電壓表的讀數(shù)為150mV ，電流表 A 的讀數(shù)為 105mA，則電壓表的內(nèi)阻 R 為。（取三位有效數(shù)字）mv（2）在對改裝后的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)

8、時(shí)，把A 作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，在 b 中畫出對改裝后的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖（滑動(dòng)變阻器作限流使用），圖中各元件要用題中給出符號(hào)或字母標(biāo)注。圖中電阻箱的取值是 （取三位有效數(shù)字） ，電流表 A 應(yīng)選用的量程是 。mVAR圖 a圖 b分析與解答：（1）電壓表的限流量等于150mV/150 =1mA ，故電流表A 應(yīng)選量程為1 5mA 的。電壓表的內(nèi)阻Rmv=150mV/1 05mA 143。（2）將其改成量程為10 mA 的電流表，所需的并聯(lián)電阻R 應(yīng)為：10mA=150mV/150 +150mV/R，解得 R=16 7，此即電阻箱的取值。因改裝后的量程為10mA ，所以校準(zhǔn)用的電流表A 應(yīng)選量

9、程為15mA 的。按題目要求校準(zhǔn)電路如圖：mVARR4、電壓表改裝成電壓表改裝方案在電壓表 v 上串聯(lián)一個(gè)大阻值的定值電阻R0，讓其分壓即可起到大電壓表的作用。如圖所示，U v Rv改裝后的電壓表的量程 U m=U v+U vR0/RvVU m=（R0+R v） Uv/RvR0校表電路將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)，利用分壓電路即可對所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固VV 0例 4（ 2004 年科研測試卷）一個(gè)電壓表VA 的內(nèi)阻 RA=1k，量成為 1. 0v?，現(xiàn)要利用電阻箱擴(kuò)大它的量程，改為3. 0v 的電壓表，改裝后再用量程為3. 0v 的精確電壓表 VB 對改裝后的電壓表 V C 的所有

10、刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。除了這兩個(gè)電壓表V A、 V B 外，還有下列器材：電源E（電動(dòng)勢約 6V 、內(nèi)阻較?。?；變阻器 R（總阻約10）；電阻箱 R0（ 1 9999 ）；電鍵 K ；導(dǎo)線。（1）試在實(shí)物圖中用導(dǎo)線連成校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路（2）電阻箱 R0 的取值應(yīng)為 -（3）用上述電壓表V B 和改裝后并已校準(zhǔn)過的電壓表V c 以及一個(gè)電鍵和一些導(dǎo)線，去測量一個(gè)電動(dòng)勢約為 2V的電源內(nèi)阻 r，試簡要寫出測量步驟；并用測得的量表示出內(nèi)阻r=- 。00091 9191828282737373654 65465400091 919182828273737364 64 64555VV AR0BEKR分析與解答：

11、（1）將改裝后的電壓表V c 與標(biāo)準(zhǔn)電壓表V B 并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接成分壓電路，如下圖所示。VR0V C000A91 9191828 28 2737373654 654 654901 901901828282737373666454 545V BV BV AR0RR（ 2）據(jù)部分電路的歐姆定律有3.0=1.0+1.0R 0/1000 可得 R0=2000此時(shí)改裝后的電壓表 V c 的內(nèi)阻 Rc=1000+2000=3000 （3）將電壓表V c 與待測電源相聯(lián)，計(jì)下電壓表的讀數(shù)UcV cUcRcE= U c +U cr/R c - Er將電壓表VB 與 Vc 串聯(lián)后再待測電源相聯(lián)，計(jì)下兩電壓表的讀數(shù)U B 、UcU BU cV cV BRcRBE= U B + Uc+ U c r/Rc - Er- U cUB+ U c（4）聯(lián)立兩式可得r =RCU c- Uc小 結(jié) ：1、此類實(shí)驗(yàn)要求掌握以