高二物理 實(shí)驗(yàn)八 把電流表改裝成電壓表

1、高二物理 實(shí)驗(yàn)八 把電流表改裝成電壓表【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方法；2了解電壓表的改裝過程和原理?！緦?shí)驗(yàn)原理】1將一只滿偏電流為Ig的電流表改裝為量程為U的電壓表，由圖5-1可知，只須將電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R。由于Ig=U/(Rg+R)，故分壓電阻可由下式計(jì)算 R=U/Ig-Rg因此，必須先測(cè)出該電流表的內(nèi)阻Rg。2如圖2所示是用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的電路圖。斷開S2，接通S1，調(diào)節(jié)可變電阻R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度（滿偏）。再接通S2，當(dāng)滿足條件RRg，則可認(rèn)為接通S1后干路中的電流不變，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半（半偏），則有Rg=R，由此可從電

2、阻箱的示數(shù)讀出電流表的內(nèi)阻Rg。 可變電阻R的選擇依據(jù)是：當(dāng)Ig、Rg、E給定時(shí)，由全電路歐姆定律，有R=E/Ig-r-Rg（由于通常r+Rg Rg的條件（實(shí)際使用時(shí)R100Rg即可）。圖2為直接讀取可變電阻R的準(zhǔn)確值，R應(yīng)選用電阻箱，且電阻箱的最大阻值應(yīng)大于電流表內(nèi)阻的估計(jì)值。3改裝后的電壓表的校準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示?！静襟E規(guī)范】 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 操 作 規(guī) 范一、測(cè)定電流表的內(nèi)阻1觀察電流表的滿偏電流值（或查閱電流表說明書），并將電流表的刻度值記在圖5-3所示的刻度盤的下方。圖5-32對(duì)電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零3按圖5-2連接電路4測(cè)量電流表內(nèi)阻（1）斷開S2，接通K1，調(diào)節(jié)R使電流表滿偏（2

3、）接通S2，調(diào)節(jié)R到電流表半偏（3）記下R值，即為電流表的內(nèi)阻（4）切斷電源、拆除電路1若表針不在零位，用螺絲刀旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零螺釘，使其正對(duì)。2（1）連接電路前先辨明電流表的正負(fù)接線柱，并布列好儀器，使位置合適，方便實(shí)驗(yàn)。（2）依次序接線，最后接通電路前，電鍵S1斷開，可變電阻R置于阻值最大位置3（1）R由大到小慢慢調(diào)節(jié)，使電流表指針偏角平穩(wěn)地增大到滿偏，通過電流表的電流不超過量程。若變阻器R調(diào)至最大后，試觸S1還超過了電流表量程，則應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)定值電阻或降低電源電壓（2）在閉合S2調(diào)節(jié)R至電流表半偏的過程中，應(yīng)保持R的阻值不變（3）讀出R后即暫時(shí)切斷電源（4）全部測(cè)量完成無誤后，再拆去電路二、

4、將電流表改裝為電壓表1由式R=U/Ig-Rg求出將電流表改裝為量程為U（一般可取U=3V，或由教師給定）的電壓表所需串聯(lián)的附加電阻R2在電阻箱上取電阻R，并串聯(lián)在電流表上，即組裝成如圖5-1所示的量程為U的電壓表3作出改裝好的電壓表表頭刻度盤的示意圖，確認(rèn)它的最小分度值1確認(rèn)附加電阻的計(jì)算無誤2阻值為R的電阻箱與電流表串聯(lián)。3將改裝后電壓表的刻度值記在圖5-3所示的刻度盤上，并適當(dāng)分度。4附加電阻R（電阻箱）的值一經(jīng)確定，就不能再變。三把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)1按圖3所示電路進(jìn)行連接，其中V是 是標(biāo)準(zhǔn)電壓表 2改變變阻器R2滑片位置，使V的示數(shù)分別為0.5V、1V、1.5V、2V，

5、并核對(duì)改裝的電壓表的示數(shù)是否正確圖31合上電鍵S前，變阻器R2的滑片應(yīng)置于圖5-4中的最左端2核對(duì)時(shí)要注意搞清楚改裝后電流表刻度盤上每一小格表示多大電壓四拆除電路，儀器復(fù)原?！咀⒁馐马?xiàng)】 1本實(shí)驗(yàn)比較復(fù)雜，因此先必須把實(shí)驗(yàn)步驟確定好：第一步測(cè)Rg；第二步：計(jì)算分壓電阻R1；第三步校對(duì)改裝后的伏特表2測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí)，閉合S1前，變阻器R應(yīng)調(diào)至電阻最大值，以免閉合S1后通過電流表電流過大，而損壞電流表若變阻器調(diào)至最大后，試觸S1還超過了電流表量程，則應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)定值電阻或降低電源電壓3S2閉合后，在調(diào)節(jié)R時(shí)，不能再改變R的阻值，否則將改變電路的總電流，從而影響實(shí)驗(yàn)的精確度4在校準(zhǔn)電路中，要對(duì)改裝

6、表從零到滿量程校準(zhǔn)，所以變阻器必須采用分壓式接法【典型例題】例1 （01年）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖1所示，有：電池 E，電動(dòng)勢(shì)約10 V，內(nèi)阻約 l；電流表A1，量程10 A內(nèi)阻r1約為0.2；電流表A2，量程300 mA，內(nèi)阻r2約為5；電流表A3，量程250 mA，內(nèi)阻r3約為5；電阻箱R1，最大阻值999.9，阻值最小改變量為0.l；滑線變阻器R2，最大阻值100；開關(guān)S，導(dǎo)線若干要求用圖2所示的電路測(cè)定圖中電流表A的內(nèi)阻（1）在所給的三個(gè)電流表中，哪幾個(gè)可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻？（2）在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象，在實(shí)物圖上連成測(cè)量電路（3）你要讀出的物理量是 用這些物理量表

7、示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是 答案： （1） A2、 A3；（2）略（3）若測(cè)電流表A3的內(nèi)阻r3，A2、A3兩電流表的讀數(shù)I2、I3和電阻箱R1的阻值Rx， r3=(I2+I3)RX/I3 例2 （91上海）用半偏法測(cè)電流表G的內(nèi)阻Rg. 如圖2所示。下列說法中正確的是A電鍵S1接通前，R必須調(diào)節(jié)到高阻值處B電鍵S2接通前，R，阻值無需調(diào)節(jié)C當(dāng)電流表的示數(shù)從滿偏電流Ig調(diào)到半偏電流Ig/2時(shí)，R，中電流強(qiáng)度稍大于Ig/2DR阻值的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差沒有影響 答案：.ABC 例3（06全國(guó)）現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻。給定的器材有：待測(cè)電壓表（量程V，內(nèi)阻約4k）; 電流表(量程1.2mA,內(nèi)阻約500)

8、；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)約2.4V，內(nèi)阻不計(jì))；固定電阻個(gè)；R1=4 000,R=10 000,R3=15 000;電鍵S及導(dǎo)線若干。要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。.試從個(gè)固定電阻中選用個(gè)，與其它器材一起組成測(cè)量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號(hào)標(biāo)出。）.電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為I,則電壓表內(nèi)阻RV= 。答案： .電路如圖 . 例4（05）將滿偏電流Ig=300A內(nèi)阻未知的電流表改裝成電壓表并進(jìn)行核對(duì)(1)利用如圖所示的電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻(圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E=4V )：先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2

9、，保持R不變，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3，讀出此時(shí)R的阻值為200，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值Rg= GVE r SR0R(2)將該表改裝成量程為3V的電壓表，需 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為R0=的電阻(3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)，試在答題卡上畫出實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖 答案：（1）100 （2）串聯(lián) 9900 （3）例5。（05全國(guó)） ( l ）用螺旋測(cè)微器測(cè)圓柱體的直徑時(shí)，示數(shù)如圖所示，此示數(shù)為_m ( 2 ）利用圖中給定的器材測(cè)量電壓表V的內(nèi)阻Rv。圖中B 為電源（內(nèi)阻可忽略不計(jì)）, R 為電阻箱，K 為電鍵。 將圖中實(shí)物連接為測(cè)量所用的電路。 寫出實(shí)驗(yàn)中必須記

10、錄的數(shù)據(jù)（用符號(hào)表示）,并指出各符號(hào)的意義：_。 用 中記錄的數(shù)據(jù)表示RV的公式為RV=_。 答案：8116（5 分，在8116 0 .002 范圍內(nèi)都給5 分） 連線如圖所示。R1R2,它們是電阻箱的兩次讀數(shù)；U1U2,它們是相應(yīng)的電壓表的兩次讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)八：把電流表改裝成電壓表練習(xí) 1、關(guān)于伏特表 A、它是利用串聯(lián)電路中電阻分壓的原理，將電流表串聯(lián)分壓電阻改裝成的 B、如果要將量程擴(kuò)大n倍，則所串的分壓電阻應(yīng)是電流表內(nèi)阻的n倍 C、用同一表頭做成的伏特表，伏特表的量程越大，其內(nèi)阻越大 D、當(dāng)用伏特表測(cè)某電路兩端電壓時(shí)，測(cè)量值總是小于真實(shí)值 2、關(guān)于安培表 A、它是利用串聯(lián)電路中電阻分壓的原理

11、，將電流表串聯(lián)分壓電阻改裝成的 B、如果要將量程擴(kuò)大n倍，則并聯(lián)的分流電阻應(yīng)是電流表內(nèi)阻的（n-1）倍C、安培表的內(nèi)阻越小，測(cè)量值越接近真實(shí)值D、當(dāng)安培表測(cè)某電路的電流強(qiáng)度，測(cè)量值總是大于真實(shí)值 3、一個(gè)毫伏表，它的內(nèi)阻是100，量程是200mv，把它改裝成為量程為10A的安培表，毫伏表上應(yīng)：A、并聯(lián)0.002的電阻 B、并聯(lián)0.02的電阻 C、并聯(lián)50的電阻 D、并聯(lián)4900的電阻 4、如圖4中定值電阻R1很大，R2很小，與電流計(jì) G 和電鍵K1、K2組成一個(gè)安培、伏特兩用表，下列判斷正確的是： A、只閉合K1是 V B、只閉合K2是 A C、K1K2都斷開是 G D、K1、K2都閉合是 A

12、 5、一個(gè)伏特表由電流表G與電阻R串聯(lián)而成，使用中發(fā)現(xiàn)此伏特表讀數(shù)偏小一點(diǎn)，可以采用的措施是（) A、在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻 B、在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻C、在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻 D、在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻6、內(nèi)阻為10k的電壓表，表盤刻度如圖所示，給它串聯(lián)上一只20k的電阻后去測(cè)量某段電路的路端電壓，其指針?biāo)杆恢萌鐖D所示，則這段電路的路端電壓是（）A、40伏特 B、30伏特 C、20伏特 D、10伏特7關(guān)于半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的說法中，正確的是：A測(cè)量值總是偏大 B測(cè)量值總是偏小C測(cè)量值恒等于真實(shí)值 D以上說法均不正確17654328901765432890

13、1765432890176543289017654328901765432890110010100001000電阻箱電流表電壓表8如果電流表G的滿偏電流為100A，測(cè)定的內(nèi)電阻為1k，現(xiàn)在要將它改裝成量程為05V的電壓表，那么改裝的方法是跟電流表G 聯(lián)一個(gè)阻值為 的電阻，改裝后的電壓表的內(nèi)阻為 。 9改裝電流表，需要知道它的三個(gè)數(shù)據(jù)：滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug和內(nèi)阻rg。Ig可以從刻度盤上讀出，Ug可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出，如Ig、rg都已知，那么根據(jù) 可以算出Ug，Ug 。 10電流表與電阻箱的某一給定電阻串聯(lián)，使之改裝成一電壓表，現(xiàn)要對(duì)此電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，所用電路原理圖所示。圖10給出了實(shí)驗(yàn)器材的

14、實(shí)物圖。 (1) 請(qǐng)按原理圖要求連接成實(shí)驗(yàn)電路； (2) 如果用改裝的電壓表去測(cè)量已知電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)偏小，則應(yīng)適當(dāng) （填“增大”或“減小”）電阻箱（附加電阻）的阻值。 11一個(gè)電流表的滿刻度電流值Ig= 06A，面板如圖5所示，那么它每一小格所相應(yīng)的電流是_mA，指針現(xiàn)在的電流示數(shù)是_A。如果這個(gè)量程為0.6A的電流表內(nèi)阻Rg=60，要把這個(gè)電流表的量程擴(kuò)大成 3A，那么應(yīng)該在Rg上_聯(lián)一個(gè)電阻Rs，Rs的大小應(yīng)是_；并聯(lián)Rs后，測(cè)某一電流，指針仍指到圖5中所示位置，則該電流是_A，并聯(lián)Rs 后，刻度盤上每一小格所代表的電流值是未并聯(lián)Rs前的_倍。 12有一內(nèi)阻為10k、滿刻度電流值為100

15、A的靈敏電流計(jì)，它所允許測(cè)量的電壓最多是_mV。如果把它串聯(lián)一個(gè)490k的大電阻后，它的電壓量程擴(kuò)大到_V，原來“10A”的刻度線，現(xiàn)k的定值電阻，那么它的電流量程擴(kuò)大到原來的_倍，可允許測(cè)量的電流最大值是_A。 13圖6所示是一個(gè)雙量程電壓表，表頭是一個(gè)內(nèi)阻Rg=500，滿刻度電流為Ig=1A的毫安表，現(xiàn)接成量程分別為10V和100V的兩個(gè)量程，則所串聯(lián)的電阻R1=_，R2=_。 14自己修理過的一個(gè)量程為5V的電壓表按下述方法校驗(yàn)。先按圖8接好電路，V0為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，V為待校準(zhǔn)的電壓表。移動(dòng)變阻器R上的滑動(dòng)觸頭，到V滿刻度值是5V時(shí)，V0示數(shù)為4.5V。再按圖9電路將待校電壓表串聯(lián)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

16、電阻R0，R0的大小為2.7k，重新移動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭，當(dāng)待校表V的指針仍偏轉(zhuǎn)到滿刻度值時(shí)，V0示數(shù)為9V。問應(yīng)采取什么措施來調(diào)準(zhǔn)這個(gè)剛修好的電壓表？ 15（1）圖中給出的是用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬薄板厚度時(shí)的示數(shù)，此讀數(shù)應(yīng)為 0 5 15 10 （2）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)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(shì)為1.5V)，電阻箱R，滑線變阻器R，電流表A (有1.5mA，15mA與150mA三個(gè)量程)及開關(guān)K。EKAmVR (a)對(duì)電表改裝時(shí)必須知道電壓表的內(nèi)阻?？捎脠D示的電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻。在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中電流表A 應(yīng)選用的量程是 。若合上K，調(diào)節(jié)滑線變阻器后測(cè)得電壓表的讀數(shù)為150V，電流表A 的讀數(shù)為1.05mA，則電壓表的內(nèi)阻RmV為 。(取三位有效數(shù)字)(b)在對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，把A 作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，畫出對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖(滑線變阻器作限流使用)，圖中各元件要用題中給出符號(hào)或字母標(biāo)注。