把电流表改装为电压表(高考物理实验)

1、2021/8/21（一）把电流表改装为电压表（一）把电流表改装为电压表本实验中用到的本实验中用到的“半偏法半偏法”测电流表的内阻是一种巧妙测电流表的内阻是一种巧妙而又重要的思想方法，不但要深刻理解，最好还要能拓展、而又重要的思想方法，不但要深刻理解，最好还要能拓展、2021/8/22一、实验目的一、实验目的1.掌握电流表的三个参数，学会用掌握电流表的三个参数，学会用“半偏法半偏法”测量电流测量电流表的内阻表的内阻. .2.学会把电流表改装成电压表学会把电流表改装成电压表. .3.理解扩大电流表量程的方法、原理理解扩大电流表量程的方法、原理. .二、实验原理二、实验原理1.测电流表的内阻测电流表

2、的内阻“半偏法半偏法”利用如图利用如图51-1所示的电路测电流表所示的电路测电流表的内阻的内阻. .首先闭合首先闭合S1，调节，调节R使电流表的使电流表的指针恰好满偏；再闭合指针恰好满偏；再闭合S2，调整，调整R的阻的阻图图51-1值，使电流表的指针正好半偏，值，使电流表的指针正好半偏，当当RR时，可以认为时，可以认为rg=R. .2021/8/232.把电流表改装为电压表把电流表改装为电压表如图如图51-2所示，当测出电流表的所示，当测出电流表的内阻内阻rg后，计算出电流表的满偏电压后，计算出电流表的满偏电压Ug，然后计算出改装为量程为，然后计算出改装为量程为U的电压的电压图图51-2表时应

3、串联的电阻表时应串联的电阻R1，R1=. .3.校验电压表校验电压表将改装后的电压表与标准电压表将改装后的电压表与标准电压表进行校对进行校对. .电路原理图如图电路原理图如图51-3所示，所示，通过改变滑动变阻器通过改变滑动变阻器R2的阻值，使标的阻值，使标准电压表的示数从零开始，每隔准电压表的示数从零开始，每隔0.5 V 与改装后的电压表进行校对与改装后的电压表进行校对. .图图51-34.注意：上述注意：上述“半偏法半偏法”能较准确测量能较准确测量rg的前提的前提电电g gg gU U- - r rI I2021/8/24源的电动势足够大，使得电流表满偏时源的电动势足够大，使得电流表满偏时

4、R R远大于远大于rg. .三、实验器材三、实验器材电源、开关两个、电流表、电压表、标准电压表、电阻电源、开关两个、电流表、电压表、标准电压表、电阻箱、电位器（阻值较大的滑动变阻器）、导线若干箱、电位器（阻值较大的滑动变阻器）、导线若干. .附：电阻箱附：电阻箱实验室所用的电阻箱通常是转柄式电阻箱，构造如图实验室所用的电阻箱通常是转柄式电阻箱，构造如图51-4 所示，是多个电阻串联而成的，它通过转柄来控制接入电所示，是多个电阻串联而成的，它通过转柄来控制接入电路的电阻，阻值总和等于转柄指示头所指的阻值之和路的电阻，阻值总和等于转柄指示头所指的阻值之和. .图图51-42021/8/25电阻箱可

5、以为实验提供一个可变的、读数精确的电阻电阻箱可以为实验提供一个可变的、读数精确的电阻. .它和滑动变阻器的主要区别是：电阻箱的阻值可以读出，它和滑动变阻器的主要区别是：电阻箱的阻值可以读出，滑动变阻器的阻值不能直接读出；电阻箱的阻值变化是不连滑动变阻器的阻值不能直接读出；电阻箱的阻值变化是不连续的，滑动变阻器的阻值可以连续变化续的，滑动变阻器的阻值可以连续变化. .使用时的注意事项：使用时的注意事项：不要使通过电阻箱的电流超过其允许的最大电流；不要使通过电阻箱的电流超过其允许的最大电流；电阻箱使用阻值的读数为每挡指示数字乘以相应倍率电阻箱使用阻值的读数为每挡指示数字乘以相应倍率后相加的总和；后

6、相加的总和；实验过程中改变阻值时，实验过程中改变阻值时，不要使电阻箱上的阻值出现不要使电阻箱上的阻值出现零欧姆，以免损坏其他仪表零欧姆，以免损坏其他仪表. .2021/8/26四、实验步骤四、实验步骤1.测定电流表的内阻测定电流表的内阻Rg. .按半偏法测按半偏法测Rg电路图接好电路，电路图接好电路，先合上先合上S1，调整，调整R的阻值使电流表的指针恰好指到满刻度；的阻值使电流表的指针恰好指到满刻度；再合上再合上S2，保持，保持R R的阻值不变，调整的阻值不变，调整R的阻值，使电流表的指的阻值，使电流表的指针正好指到满刻度的一半，在满足针正好指到满刻度的一半，在满足R100R时，时，Rg=R.

7、 .2.把电流表改装为量程为把电流表改装为量程为U的电压表的电压表. .计算出串联分压电计算出串联分压电阻，在电阻箱上取阻值阻，在电阻箱上取阻值Rx后与电流表串联后与电流表串联起来，就组装成量程为起来，就组装成量程为U的电压表了，把电流表的示数改成的电压表了，把电流表的示数改成相应的电压表的示数相应的电压表的示数. .3.将改装成的电压表跟标准电压表进行校对将改装成的电压表跟标准电压表进行校对. .按校对电路按校对电路xgggUR= (- 1)RI R2021/8/27连好电路，闭合连好电路，闭合S，改变，改变R2的滑片，使标准电压表的示的滑片，使标准电压表的示数从零开始每增加数从零开始每增加

8、0.5 V，读一次改装后的电压表的示数，看，读一次改装后的电压表的示数，看改装后的电压表示数是否正确，并把数据记入设计的表格中改装后的电压表示数是否正确，并把数据记入设计的表格中.五、实验注意事项五、实验注意事项1.在调节滑动变阻器在调节滑动变阻器R R的阻值使电流表满偏时，滑动变阻的阻值使电流表满偏时，滑动变阻器的阻值要比电流表的内阻器的阻值要比电流表的内阻rg大得多，一般要求大得多，一般要求R100rg. .2.闭合开关闭合开关S2，调节电阻箱，调节电阻箱R时，应保持时，应保持R的阻值不变的阻值不变. .3.在闭合开关在闭合开关S1时，必须先将滑动变阻器时，必须先将滑动变阻器R的阻值调到最

9、的阻值调到最大；在闭合开关大；在闭合开关S2时，可将电阻箱的阻值调为零时，可将电阻箱的阻值调为零. .六、误差分析六、误差分析1.半偏法测电流表的内阻时，认为半偏法测电流表的内阻时，认为rg=R，事实上当，事实上当S2闭闭合后电路结构已发生变化，总电阻变小，故总电流增大，因合后电路结构已发生变化，总电阻变小，故总电流增大，因2021/8/28此系统误差使得此系统误差使得rg测测rg. .2.由于电阻箱接线柱上和箱内电刷上的接触电阻的影响，由于电阻箱接线柱上和箱内电刷上的接触电阻的影响，使分压电阻偏大，故改装表的示数比实际的偏小使分压电阻偏大，故改装表的示数比实际的偏小. .3.3.计算改装后的电压表满偏刻度时的相对误差公式为计算改装后的电压表满偏刻度时的相对误差公式为=，式中，式中U为改装后电压表的满偏电压，为改装后电压表的满偏电压，U标标为与为与U对应的标准电压表的示数对应的标准电压表的示数. .如：对改装后的电压表在校准过程中，读得标准电压表如：对改装后的电压表在校准过程中，读得标准电压表的满偏