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1、实验三把电流表改装成电压表实验三把电流表改装成电压表一、实验目的一、实验目的1掌握掌握“半偏法半偏法”测电流表的内阻测电流表的内阻2学会把电流表改装为电压表学会把电流表改装为电压表3会用标准电表进行校准会用标准电表进行校准二、实验原理二、实验原理1.将小量程电流表改装成为电压表将小量程电流表改装成为电压表有有一一电电流流表表，内内阻阻为为Rg，满满偏偏电电流流为为Ig，要要把把它它改改装装成成量量程程为为U(UUg)的的电电压压表表，则则应应串串联联的的电电阻阻的的计计算算如如下下：如如右右图图所所示示，电电流流表表指指针针偏偏转转到到满满刻刻度度时时它它两两端端的的电电压压为为UgIgRg，
2、所所串串联联的的分分压压电电阻阻应应分分担担的的电电压压为为URUUg，据据串串联电路的分压关系，有联电路的分压关系，有(UUg)/RUg/Rg，整理化整理化简简后得后得R(1)Rg 令令U/Ugn，(n叫叫电电压压扩扩大大倍倍数数，即即改改装装后后的的电电压压表表的的量程量程U与与电电流表的流表的满满偏偏电压电压Ug之比之比)，则则R(n1)Rg 由由上上式式可可知知，只只要要知知道道了了要要扩扩大大的的电电压压倍倍数数，就就可可以以求出要串求出要串联联的的电电阻与阻与电电流表内阻的关系流表内阻的关系注注意意：改改装装后后的的电电压压表表是是指指电电流流表表和和被被串串联联的的电电阻阻所所构
3、构成的整体，即上成的整体，即上图图中虚中虚线线框所示部分框所示部分2“半偏法半偏法”的基本原理的基本原理 (1)按按右右图图所所示示连连接接电电路路，图图中中R1为为滑滑动动变变阻阻器器，R2为电为电阻箱；阻箱；三、实验器材三、实验器材待待改改装装的的电电流流表表，一一般般范范围围的的电电阻阻箱箱一一个个，最最大大阻阻值值1 k以以上上的的滑滑动动变变阻阻器器一一个个，标标准准电电压压表表一一个个，直直流流电电源源一一个个(电动势稍微大点的电动势稍微大点的)，连接导线若干，开关两个，连接导线若干，开关两个四、实验步骤四、实验步骤 1.半偏法测电流表内阻半偏法测电流表内阻 (1)把把两两个个电电
4、键键(已已经经断断开开)、大大阻阻值值变变阻阻器器R1、电电阻阻箱箱R2、电流表和电源按照右图所示的电路连接好；、电流表和电源按照右图所示的电路连接好；(2)检检查查电电路路无无误误后后，闭闭合合S1，调调节节变变阻阻器器R1，使使电电流流表表满满偏，干路偏，干路电电流流为为Ig；(3)保保持持R1不不变变，闭闭合合S2后后调调节节R2，使使电电流流表表达达到到半半偏偏(满满刻度的一半刻度的一半)；(4)记记下下此此时时电电阻阻箱箱R2的的阻阻值值，即即为为电电流流表表的的测测量量内内阻阻Rg.2.改装改装 (1)算出算出电电流表的流表的满满偏偏电压电压Ug；(2)如如果果把把电电流流表表改改
5、装装成成量量程程为为U的的电电压压表表，计计算算应应串串联联的的电电阻阻值值R3；(3)将将电电阻阻箱箱阻阻值值调调为为R3，把把电电流流表表与与电电阻阻箱箱串串联联起起来来 3.核核对对 (1)按按右右图图所所示示连连接接电电路路，并并使使变变阻阻器器R1的的滑滑片片在在分分压压值值最小的位置，使最小的位置，使输输出出电压电压起始起始为为零；零；(2)改改变变变变阻阻器器R1的的滑滑片片位位置置，使使标标准准电电压压表表V的的示示数数分分别别为为0.5 V、1.0 V、1.5 V、2.0 V、，直直至至使使电电流流表表达达到到满满偏偏(注注意意电电压压表表的的量量程程)，并并核核对对改改装装
6、的的电电压压表表的的示示数数是是否否正确正确五、误差分析1“半偏法”测电流表内阻时，存在系统误差当S2闭合后，整个电路的总电阻变小，总电流变大，通过电流表的电流为原来的一半，则通过电阻箱的电流就大于通过电流表的电流即R测rg.当电路中Rrg时，误差较小，因此要使Rrg，同时电源电动势也应适当大一些2.改装后的电压表也存在系统误差：因R测100rg.2.实验时，在R较大情况下为了使电流表满偏，电源电动势宜大些 3.闭合开关S1时，必须先将滑动变阻器R的阻值调至最大 4.闭合开关S2、调节电阻箱R时，应保持滑动变阻器R的阻值不变 5.“半偏法”测电流表内阻的实验中R只能用电阻箱，R可用阻值很大的滑
7、动变阻器或电阻箱若实验给出两个电阻箱，一个阻值较大(10 k以上)，另一个阻值较小，一定要把阻值大的连到干路上，阻值小的与电流表并联 6.改装后电压表校准，校对电路要用分压式，使改装电压表的电压可以从零开始一一校对，且不可超量程七、实验改进七、实验改进 在在用用“半半偏偏法法”测测电电流流表表内内阻阻时时，由由于于存存在在系系统统误误差差，使使得得测测得得值值偏偏小小我我们们可可以以在在原原电电路路的的基基础础上上在在干干路路中中串串接接一标准电流表一标准电流表A0.按按右右图图连连接接电电路路，实实验验时时反反复复调调节节滑滑动动变变阻阻器器R和和电电阻阻箱箱R，使使标标准准电电流流表表A0
8、的的读读数数始始终终为为待待测测电电流流表表A的的满满偏偏电电流流Im，而而待待测测电电流流表表A的的示示数数为为 ，此此法法系系统统误误差差便便得得到到消除，即消除，即电电流表的内阻流表的内阻为为rgR.【例例1】用用半半偏偏法法测测电电流流表表内内阻阻Rg，其其测测量量值值为为R测测，改改装装后后电电压压表表的的测测量量值值为为U测测，实实际际电电压压为为U，如如右右图图所所示示，以下关系中正确的有以下关系中正确的有 ()AR测测RgCU测测U【例例2】把把电电流流表表改改装装为为电电压压表表的的实实验验中中，分分3个个主主要要步步骤骤，实实验验中中给给出出的的器器材材有有：a.电电流流表
9、表(量量程程0100 A)；b.标标准准电电压压表表(量量程程05 V)，c.电电阻阻箱箱(09999)；d.电电阻阻箱箱(099999)；e.电电源源(电电动动势势2 V，有有内内阻阻)；f.电电源源(电电动动势势6 V，有有内内阻阻)；g.滑滑动动变变阻器阻器(050，额额定定电电流流1.5 A)；h.开关两只，开关两只，导线导线若干若干(1)首首先先要要用用半半偏偏法法测测定定电电流流表表的的内内阻阻如如果果采采用用右右图图所所示示的的电电路路测测定定电电流流表表A的的内内电电阻阻并并且且要要想想得得到到较较高高的的精精确确度度，那那么么从从以以上上给给出出的的器器材材中中，可可变变电电
10、阻阻R1应应选选用用_，可可变变电电阻阻R2应应选选用用_，电电源源E应应选选用用_该实验该实验操作的步操作的步骤骤有：有：A合上合上S1B合上合上S2C观观察察R1的的阻阻值值是是否否最最大大，如如果果不不是是，将将R1的的阻阻值值调调至最大至最大D调节调节R1的阻的阻值值，使，使电电流表指流表指针针偏偏转转到到满满刻度刻度E调节调节R2的阻的阻值值，使，使电电流表指流表指针针偏偏转转到到满满刻度的一半刻度的一半F记记下下R2的阻的阻值值把把以以上上步步骤骤的的字字母母代代号号按按实实验验的的顺顺序序填填写写在在横横线线上上：_.(2)下下图图所所示示器器材材中中，一一部部分分是是将将电电流
11、流表表改改装装为为电电压压表表所所需需的的，其其余余是是为为了了把把改改装装成成的的电电压压表表跟跟标标准准电电压压表表进进行行校校对对所所需需的的在在方方框框中中画画出出改改装装和和校校对对都都包包括括在在内内的的电电路路图图(要要求求对对05 V的的所所有有刻刻度度都都能能在在实实验验中中进进行行校校对对)；然然后后在在图图上上画出画出连线连线，将所示器材按以上要求，将所示器材按以上要求连连接成接成实验电实验电路路【解析解析】(1)可变电阻可变电阻R1、R2选择的依据是什么？选择的依据是什么？答答可可变变电电阻阻R1应应选选择择总总电电阻阻较较大大的的变变阻阻器器，因因为为利利用用其其调调
12、节节要要能能使使电电流流表表满满偏偏，但但电电流流表表量量程程较较小小，需需要要接接入入的的阻阻值值要要大大，应应选选d.可可变变电电阻阻R2，一一方方面面只只能能选选电电阻阻箱箱，才才能能读读出出具具体体数数值值，另另一一方方面面只只要要能能达达到到电电流流表表的的内内阻阻就就可可以以，应选应选c.(2)电源又如何选择呢？电源又如何选择呢？答答由于电源由于电源e的电动势太小，所以只能选择的电动势太小，所以只能选择f.(3)如何安排实验步骤呢？如何安排实验步骤呢？答答结结合合所所给给电电路路原原理理图图，利利用用实实验验原原理理及及设设计计思思想想中中“半半偏偏法法”测测电电流流表表G的的内内
13、阻阻的的步步骤骤考考虑虑要要注注意意R1由由于于是是连连在在干干路路上上起起到到限限流流作作用用的的，因因此此开开始始应应处处于于最最大大值值处处因因此步骤为：此步骤为：C、A、D、B、E、F.(4)测得电流表内阻为多少？测得电流表内阻为多少？答答利利用用半半偏偏法法原原理理，可可以以认认为为半半偏偏时时R2的的读读数数即即为为电电流表的内阻流表的内阻(5)如何改装所需电压表？如何改装所需电压表？答答应将电流表与相应阻值的电阻箱串联应将电流表与相应阻值的电阻箱串联(6)改装的电压表应与标准电压表如何连接？改装的电压表应与标准电压表如何连接？答答由由于于是是改改装装的的电电压压表表与与标标准准电
14、电压压表表校校对对，二二者者应应并并联联(7)滑动变阻器应如何连接？滑动变阻器应如何连接？答答由由于于要要求求对对05 V的的所所有有刻刻度度都都能能在在实实验验中中进进行行校校对，只能采用分压电路如下图所示对，只能采用分压电路如下图所示【答案答案】(1)dcfCADBEF(2)实验电路图如上图所示实验电路图如上图所示1一一电电压压表表由由“表表头头”G与与电电阻阻R串串联联而而成成，如如右右图图所所示示若若在在使使用用中中发发现现电电压压表表读读数数总总比比准准确确值值稍稍小小一一些些，采采用用下下列哪些措施能加以改列哪些措施能加以改进进 ()A在在R上串上串联联一个比一个比R小得多的小得多
15、的电电阻阻B在在R上串上串联联一个比一个比R大得多的大得多的电电阻阻C在在R上并上并联联一个比一个比R小得多的小得多的电电阻阻D在在R上并上并联联一个比一个比R大得多的大得多的电电阻阻【答案答案】D2两两个个电电压压表表V1和和V2是是完完全全相相同同的的两两个个电电流流表表改改装装的的，V1量量程程是是5 V，V2量量程程是是15 V，为为了了测测15 V20 V电电压压，我我们们把把V1和和V2串串联联起来用，以下叙述正确的是起来用，以下叙述正确的是 ()AV1、V2的的读读数相同数相同BV1、V2指指针针偏偏转转角度相等角度相等CV1、V2读读数不同，指数不同，指针针偏偏转转角也不同角也
16、不同DV1、V2读读数之比等于两数之比等于两电压电压表内阻之比表内阻之比【解解析析】把把V1和和V2串串联联使使用用时时，组组成成电电压压表表的的电电流流表表和和分分压压电电阻阻都都是是串串联联关关系系，通通过过完完全全相相同同的的两两个个电电流流表表的的电电流流相相等等，指指针针偏偏转转角角也也相相等等两两个个电电压压表表是是串串联联使使用用，根根据据串串联联电电路路的的电电压压分分配配关关系系，分分配配在在V1和和V2两两端端的的电电压压，即即V1和和V2读读数数之之比比等等于于两两个个电电压压表表内内阻阻之之比比，综综合合以以上上分分析析可可知，知，B、D选项正确选项正确【答案答案】B、
17、D3如如右右图图所所示示，用用半半偏偏法法测测电电流流表表G内内阻阻Rg，则则下下列列说说法中正确的是法中正确的是 ()【答案答案】ABC4(全全国国卷卷)有有一一电电流流表表，量量程程为为1 mA，内内阻阻rg约约为为100.要要求求测测量量其其内内阻阻可可选选用用的的器器材材有有：电电阻阻箱箱R0，最最大大阻阻值值为为99999.9；滑滑动动变变阻阻器器甲甲，最最大大阻阻值值为为10 k；滑滑动动变变阻阻器器乙乙，最最大大阻阻值值为为2 k；电电源源E1，电电动动势势约约为为2 V，内内阻阻不不计计；电电源源E2，电电动动势势约约为为6 V，内内阻阻不不计计；开开关关2个个，导导线线若若干
18、干采采用用的的测测量量电电路路图图如如下下图图所所示示，实实验验步步骤骤如如下下：断断开开S1和和S2，将将R调调到到最最大大；合合上上S1，调调节节R使使满满偏偏；合合上上S2，调调节节R1，使使半半偏偏，此此时时可可以以认认为为的的内内阻阻rgR1.试问试问：(1)在在上上述述可可供供选选择择的的器器材材中中，可可变变电电阻阻R1应应该该选选择择_；为为了了使使测测量量尽尽量量精精确确，可可变变电电阻阻R应应该该选选择择_，电电源源E应该选择应该选择_(2)认认为为内内阻阻rgR1，此此结结果果与与rg的的真真实实值值相相比比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”)【解解析析】
19、(1)此此为为半半偏偏法法测测电电流流表表内内阻阻，R1只只能能选选用用电电阻阻箱箱R0，以以方方便便读读数数；闭闭合合S2后后，电电路路中中总总电电阻阻发发生生变变化化，要减小实验误差，要减小实验误差，R应选滑动变阻器甲，电源应选应选滑动变阻器甲，电源应选E2.(2)闭闭合合S2后后，回回路路总总电电阻阻变变小小，总总电电流流变变大大，当当电电流流表表示示数数为为原原电电流流一一半半时时，通通过过R1的的电电流流比比通通过过电电流流表表的的电电流流大，由并联电路的特点可知大，由并联电路的特点可知R1rg.【答案答案】(1)R0 滑滑动变动变阻器甲阻器甲 E2(2)偏小偏小5(全全国国卷卷)一
20、一直直流流电电压压表表V，量量程程为为1 V，内内阻阻为为1000.现现将将一一阻阻值值在在50007000之之间间的的固固定定电电阻阻R1与与此此电电压压表表串串联联，以以扩扩大大电电压压表表的的量量程程为为求求得得扩扩大大后后量量程程的的准准确确性性，再再给给定定一一直直流流电电源源(电电动动势势E为为67V，内内阻阻可可忽忽略略不不计计)，一一阻阻值值R22000的的固固定定电电阻阻，两两个个单单刀刀开开关关S1、S2及及若若干干导线导线(1)为为达达到到上上述述目目的的，将将下下图图连连成成一一个个完完整整的的实实验验电电路路图图(2)连连线线完完成成以以后后，当当S1与与S2均均闭闭
21、合合时时，电电压压表表的的示示数数为为0.90 V；当当S1闭闭合合，S2断断开开时时，电电压压表表的的示示数数为为0.70 V由由此此可可以以计计算算出出改改装装后后电电压压表表的的量量程程为为_V，电电源源电电动动势势为为_V.【答案答案】(1)见解析图见解析图(2)76.36有有一一内内阻阻为为30 k、量量程程未未知知(约约25 V35 V)、共共有有30个个均均匀匀小小格格的的直直流流电电压压表表V.为为了了测测出出电电压压表表的的量量程程，现现有有下列器材可供下列器材可供选选用用标标准准电压电压表表V1：量程：量程3 V，内阻，内阻3 k电电流表流表A：量程：量程03 A，内阻未知
22、，内阻未知滑滑动变动变阻器：阻器：总总阻阻值值1 k稳压电稳压电源源E：30 V，内阻不能忽略，内阻不能忽略电键电键、导线导线若干若干要求要求测测量多量多组组数据，并有尽可能高的精确度数据，并有尽可能高的精确度(1)在方框中画出在方框中画出实验电实验电路路图图(2)选选用用记记录录数数据据中中的的一一组组，写写出出计计算算量量程程的的表表达达式式Ug_，式中各字母的意，式中各字母的意义义是：是：_.【解析解析】(1)如下图所示如下图所示7利利用用如如图图1所所示示的的电电路路测测量量电电流流表表mA的的内内阻阻RA，图图中中R1、R2为电为电阻，阻，S1、S2为为开关，开关，E是是电电源源(内
23、阻可忽略内阻可忽略)(1)根根据据图图1所所给给出出的的电电路路原原理理图图，在在如如图图2所所示示的的实实物物图图上上连线连线(2)已已知知R1140，R260.当当开开关关S1闭闭合合，S2断断开开时时，电电流流表表读读数数为为6.4 mA；当当S1、S2均均闭闭合合时时，电电流流表表读读数数为为8.5 mA.由此可以求出由此可以求出RA_.(保留两位有效数字保留两位有效数字)【答案答案】(1)连线如图所示连线如图所示(2)438为为了了测测定定电电流流表表A1的的内内阻阻，采采用用如如图图1所所示示的的电电路路其其中中：A1是是待待测测电电流流表表，量量程程为为300A，内内阻阻约约为为
24、100；A2是是标标准准电电流表，量程是流表，量程是200A；R1是是电电阻箱，阻阻箱，阻值值范范围围是是0999.9；R2是滑是滑动变动变阻器；阻器；R3是保是保护电护电阻；阻；E是是电电池池组组，电动势为电动势为4V，内阻不，内阻不计计；S1是是单单刀刀单掷单掷开关，开关，S2是是单单刀双刀双掷掷开关开关(1)根根据据电电路路图图1，请请在在图图2中中画画出出连连线线，将将器器材材连连接接成成实验电实验电路路(2)连连接接好好电电路路，将将开开关关S2扳扳到到接接点点a处处，接接通通开开关关S1，调调整整滑滑动动变变阻阻器器R2使使电电流流表表A2的的读读数数为为150A；然然后后将将开开
25、关关S2扳扳到到接接点点b处处，保保持持R2不不变变，调调节节电电阻阻箱箱R1，使使A2的的读读数数仍仍为为150A.若若此此时时电电阻阻箱箱R1各各旋旋钮钮的的位位置置如如右右图图所所示示，电电阻阻箱箱R1的的 阻阻 值值 是是 _，则则 待待 测测 电电 流流 表表 A1的的 内内 阻阻 Rg_.(3)上上述述实实验验中中，无无论论怎怎样样调调整整滑滑动动变变阻阻器器R2的的滑滑动动端端位位置置，都都要要保保证证两两块块电电流流表表的的安安全全在在下下面面提提供供的的四四个个电电阻阻中，保中，保护电护电阻阻R3应选应选用用_(填写阻填写阻值值相相应应的字母的字母)A200 k B20 kC15 k D2 k(4)下下面面提提供供了了最最大大阻阻值值不不同同的的四四个个滑滑动动变变阻阻器器若若既既要要满满足足上上述述实实验验要要求求，又又要要调调整整方方便便，滑滑动动变变阻阻器器_(填写阻填写阻值值相相应应的字母的字母)是最佳是最佳选择选择A1 k B5 kC10 k D25 k【答案答案】(1)如下图如下图(2)86.3 86.3(3)B (4)C