高中物理仪表的改装

高中物理仪表的改装第一页，共十九页，2022年，8月28日总述目的：学会把电流表改装为电压表的基本方法即加深对“串联分压”的理解，掌握测电表内阻的一种方法----半偏法，会设计校表电路。近几年在一些正规化的考卷中，时有该实验的拓展及变形题，如：把“电流表改装成电流表”、“电压表改装成电流表”“电压表改装成电压表”。第二页，共十九页，2022年，8月28日1、电流表改装成电压表改装方案在电流表G上串联一个大阻值的定值电阻R0，让其分压即可起到电压表的作用。如图所示，改装后的电压表的量程Um=（rg+R0）Ig第三页，共十九页，2022年，8月28日校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。第四页，共十九页，2022年，8月28日题例巩固例1（2003年杭州调研卷）一电压表由电流表G与电阻R0串联改成，如图示。若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小些，那么应采用下列哪种措施加以改进（）A、在R0上串联一个比R0小得多的电阻B、在R0上串联一个比R0大得多的电阻C，在R0上并联一个比R0小得多的电阻D，在R0上并联一个比R0大得多的电阻第五页，共十九页，2022年，8月28日分析与解答偏小的原因是改装后的电压表内阻偏大，这时可将R0调小一些，使表头G上分取的电压大一些，其上指针偏大，对应改装电压表的电压示数就大些。在R0不变的情况下，在其两端并联一个大电阻，也可达到相同的效果，故本题答案为D。第六页，共十九页，2022年，8月28日2、电流表改装成电流表改装方案;在电流表G上并联一个小阻值的定值电阻R0，让其分流即可起到大电流表的作用。如图所示，改装后的电流表的量程Im=Ig+Igrg/R0=（rg+R0）Ig/R第七页，共十九页，2022年，8月28日校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。第八页，共十九页，2022年，8月28日题例巩固现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流50µA，内阻约为800—850Ω。把它改装成1mA、10mA的双量程的电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；电阻箱R，，最大值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；电源E1，电动势为1．5V；电源E2，电动势为3．0V；电源E3，电动势为4．5V；（所有电源内阻不计）；标准电流表A，满偏电流1．5mA；单刀单掷开关S1和S2，单刀双，掷开关S3；电阻丝及若干导线。第九页，共十九页，2022年，8月28日问题1）采用如图1所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为————；选用的电源为————。（2）将G改装成双量程电流表，现有两种备选电路示于图2和图3。其中图————为合理电路。另一电路不合理的理由是：———————————————————————————。（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图。图中待核对的电流表用ˊ，符号表示。第十页，共十九页，2022年，8月28日第十一页，共十九页，2022年，8月28日分析与解答：（1）半偏法测电阻时，要求干路几乎不变才可，为此R>>Rˊ，同时电源电动势大些为宜，故滑动变阻器应选R2，电源选E3。（2）图2应为合理的电路。若采用图3电路，在电路工作的情况下更换量程时，即S3由d换至c的过程中，两电阻Rd、Rc都未与G并联，这时G中电流过大而被烧坏。第十二页，共十九页，2022年，8月28日（3）改装成量程为1mA的电流表时需要的并联电阻Rx=Igrg/（Im-Ig）≈43Ω，改装后的电流表Aˊ的内阻rAˊ≈40Ω。因40Ω×1mA=0﹒04V，所以电源选电动势最小的E1即可。当选用了E1=1﹒5V的电源后，必须再串联一电阻R0加以保护，才能使其安全工作。第十三页，共十九页，2022年，8月28日校表电路如图所示。第十四页，共十九页，2022年，8月28日

3、电压表改装成电流表改装方案在电压表v上并联一个小阻值的定值电阻R0，让其分流即可起到电流表的作用。如图所示，改装后的电流表的量程：Im=Uv/Rv+Uv/R0=（1/Rv+R0）Uv第十五页，共十九页，2022年，8月28日校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例第十六页，共十九页，2022年，8月28日4、电压表改装成电压表改装方案在电压表v上串联一个大阻值的定值电阻R0，让其分压即可起到大电压表的作用。如图所示，改装后的电压表的量程Um=Uv+UvR0/RvR0+Rv）Uv/Rv第十七页，共十九页，2022年，8月28日校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准第十八页，共十九页，2022年，8月28日小结：1、此类实验要求掌握以下知识点：全（部分）电路的欧姆定律，不同电表间的改装原理---串联分压和并联分流关系的大小计算。2、全面考查了电学实验的基本技能---电流表的内外接，限流和分压电路的选取，实验器材的选择，实物电路的连接及实验误差