高二物理 实验八 把电流表改装成电压表

高二物理实验八把电流表改装成电压表
【实验目的】
1．掌握半偏法测电流表内阻的实验方法；
2．了解电压表的改装过程和原理。

【实验原理】
1．将一只满偏电流为I g的电流表改装为量程为U的电压表，由图5-1可知，只须将电流表串联一个分压电阻R。

由于Ig=U/(R g+R)，故分压电阻可由下式计算 R=U/I g-R g
因此，必须先测出该电流表的内阻R g。

2．如图2所示是用半偏法测电流表内阻的电路图。

断开S2，接通S1，调节可变电阻R，使电流表指针偏转到满刻度（满偏）。

再接通S2，当满足条件R＞＞R g，则可认为接通S1后干路中的电流不变，调节电阻箱R′的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半（半偏），则有R g=R′，由此可从电阻箱的示数读出电流表的内阻R g。

可变电阻R的选择依据是：当I g、R g、E给定时，由全电路欧姆定律，有R=E/I g-r-R g（由于通常r+R g <<E/I g，
可按R=E/I g估算。

）同时还必须满足R>>R g的条件（实际使用时R≥100R g即可）。

为直接读取可变电阻R′的准确值，R′应选用电阻箱，且电阻箱的最大阻值应大于电流表内阻的估计值。

3．改装后的电压表的校准：实验电路如图3所示。

【步骤规范】
图2 图5-3
四．拆除电路，仪器复原。

【注意事项】
1．本实验比较复杂，因此先必须把实验步骤确定好：第一步测R g ；第二步：计算分压电阻R 1；第三步校对改装后的伏特表．
2．测电流表的内阻时，闭合S 1前，变阻器R 应调至电阻最大值，以免闭合S 1后通过电流表电流过大，而损坏电流表．若变阻器调至最大后，试触S 1还超过了电流表量程，则应再串联一个定值电阻或降低电源电压．
3．S 2闭合后，在调节R ’时，不能再改变R 的阻值，否则将改变电路的总电流，从而影响实验的精确度．
4．在校准电路中，要对改装表从零到满量程校准，所以变阻器必须采用分压式接法． 【典型例题】
例1 （01年）实验室中现有器材如实物图1所示，有：
电池 E ，电动势约10 V ，内阻约 l Ω； 电流表A 1，量程10 A 内阻r 1约为0.2Ω； 电流表A 2，量程300 mA ，内阻r 2约为5Ω； 电流表A 3，量程250 mA ，内阻r 3约为5Ω；
电阻箱R 1，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.l Ω； 滑线变阻器R 2，最大阻值100Ω； 开关S ，导线若干．
要求用图2所示的电路测定图中电流表A 的内阻．
（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？ （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路．
图3
（3）你要读出的物理量是
用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 答案： （1） A 2、 A 3；（2）略（3）若测电流表A 3的内阻r 3，A 2、
A 3两电流表的读数I 2、I 3和电阻箱R 1的阻值R x ， r 3=(I 2+I 3)R X /I 3
例2 （91上海）用半偏法测电流表G 的内阻Rg. 如图2所
示。

下列说法中正确的是
A ．电键S 1接通前，R 必须调节到高阻值处
B ．电键S 2接通前，R ，
阻值无需调节
C ．当电流表的示数从满偏电流I g 调到半偏电流I g /2时，R ，
中电流强度稍大于I g /2
D ．R 阻值的大小对实验误差没有影响
答案：.ABC
例3（06全国Ｉ）现要测量某一电压表○V 的内阻。

给定的器材有：待测
电压表○V （量程２V ，内阻约4k Ω）; 电流表○m A(量程1.2mA,内阻约500Ω)；直流电源E (电动势约2.4V ，内阻不计)；固定电阻３个；R 1=4 000Ω,R ２=10 000Ω,R 3=15 000Ω;电键S 及导线若干。

要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。

Ⅰ.试从３个固定电阻中选用１个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。

（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。

）
Ⅱ.电路接通后，若电压表读数为U ,电流表读数为I ,则电压表内阻
R V = 。

答案：
Ⅰ.电路如图 Ⅱ.R 1U R 1I －U
例4（05）将满偏电流I g =300μA ．内阻未知的电流表○G 改装成电压表并
进行核对．
(1)利用如图所示的电路测量电流表○G 的内阻(图中电源的电动势E=4V )：先闭合S 1，调节R ，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合
S 2，保持R 不变，调节R ′，使电流表指针偏转到满刻度的2/3，读出此时R ′的阻值为200Ω，则电流表内阻的测量值Rg= Ω．
(2)将该表改装成量程为3V
的电压表，需
(填“串联”或“并联”)阻值为R 0=
Ω的电阻．
(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核
对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图． 答案：（1）100 （2）串联 9900 （3）
例5。

（05全国Ⅲ） ( l ）用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为_______m
( 2 ）利用图中给定的器材测量电压表V 的内阻Rv 。

图中B 为电源（内阻可忽略不计）, R 为电阻箱，K 为电键。

① 将图中实物连接为测量所用的电路。

② 写出实验中必须记录的数据（用符号表示）,并指出各符号的意义：_____________。

③ 用② 中记录的数据表示R V 的公式为R V =___________。

答案：8．116（5 分，在8．116± 0 .002 范围内都给5 分） ① 连线如图所示。

②R 1．R 2,它们是电阻箱的两次读数；U 1．U 2,它们是相应的电 压表的两次读数。

③
U 2R 2－U 1R 1
U 1－U 2
实验八：把电流表改装成电压表练习
1、关于伏特表
A 、它是利用串联电路中电阻分压的原理，将电流表串联分压电阻改装成的
B 、如果要将量程扩大n 倍，则所串的分压电阻应是电流表内阻的n 倍
C 、用同一表头做成的伏特表，伏特表的量程越大，其内阻越大
D 、当用伏特表测某电路两端电压时，测量值总是小于真实值 2、关于安培表
A 、它是利用串联电路中电阻分压的原理，将电流表串联分压电阻改装成的
B 、如果要将量程扩大n 倍，则并联的分流电阻应是电流表内阻的（n-1）倍
C 、安培表的内阻越小，测量值越接近真实值
D 、当安培表测某电路的电流强度，测量值总是大于真实值
3、一个毫伏表，它的内阻是100Ω，量程是200mv ，把它改装成为量程为10A 的安培表，毫伏表上应： A 、并联0.002Ω的电阻 B 、并联0.02Ω的电阻 C 、并联50Ω的电阻 D 、并联4900Ω的电阻
4、如图4中定值电阻R 1很大，R 2很小，与电流计 G 和电键K 1、K 2组成一个安培、伏特两用表，下列判断正确的是：
A 、只闭合K 1是 V
B 、只闭合K 2是 A
C 、
K 1K 2都断开是 G D 、K 1、K 2都闭合是 A
5、一个伏特表由电流表G 与电阻R 串联而成，使用中发现此伏特表读数偏小一点，可以采用的措施是（ )
A 、在R 上并联一个比R 小得多的电阻
B 、在R 上并联一个比R 大得多的电阻
C 、在R 上串联一个比R 小得多的电阻
D 、在R 上串联一个比R 大得多的电阻 6、内阻为10k Ω的电压表，表盘刻度如图６所示，给它串联上一只20k Ω的电阻后去测量某段电路的路端电压，其指针所指所位置如图所示，则这段电路的路端电压是（ ）
A 、40伏特
B 、30伏特
C 、20伏特
D 、10伏特 7．关于半偏法测电流表内阻的说法中，正确的是： A ．测量值总是偏大 B ．测量值总是偏小 C ．测量值恒等于真实值 D ．以上说法均不正确
8．如果电流表G 的满偏电流为100μA ，测定的内电阻为1k Ω，现在要将它改装成量程为0～5V 的电压表，那么改装的方法是跟电流表G 联一个阻值为 的电阻，改装后的电压表的内阻为 。

9．改装电流表，需要知道它的三个数据：满偏电流I g 、满偏电压U g 和内阻r g 。

I g 可以从刻度盘上读出，U g 可以用实验方法测出，如I g 、r g 都已知，那么根据 可以算出U g ，U g ＝ 。

10．电流表与电阻箱的某一给定电阻串联，使之改装成一电压表，现要对此电压表进行校准，所用电路原理图所示。

图10给出了实验器材的实物图。

(1) 请按原理图要求连接成实验电路； (2) 如果用改装的电压表去测量已知电压时，发
现读数偏小，则应适当 （填“增大”或“减小”）电阻箱
（附加电阻）的阻值。

11．一个电流表的满刻度电流值I g = 0．6A ，面板如图5所示，
那
么
电流
电
它每一小格所相应的电流是______mA ，指针现在的电流示数是______A 。

如果这个量程为0.6A 的电流表内阻R g =60Ω，要把这个电流表的量程扩大成 3A ，那么应该在R g 上______联一个电阻Rs ，Rs 的大小应是______ Ω；并联Rs 后，测某一电流，指针仍指到图5中所示位置，则该电流是______A ，并联Rs 后，刻度盘上每一小格所代表的电流值是未并联Rs 前的______倍。

12．有一内阻为10k Ω、满刻度电流值为100A 的灵敏电流计，它所允许测量的电压最多是______mV 。

如果把它串联一个490k Ω的大电阻后，它的电压量程扩大到______V ，原来“10A ”的刻度线，现k Ω的定值电阻，那么它的电流量程扩大到原来的______倍，可允许测量的电流最大值是______A 。

13．图6所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻R g =500Ω，满刻度电流为I g =1A 的毫安表，现接成量程分别为10V 和100V 的两个量程，则所串联的电阻R 1=______Ω，R 2=______Ω。

14．自己修理过的一个量程为5V 的电压表按下述方法校验。

先按图8接好电路，V 0为标准电压表，V 为待校准的电压表。

移动变阻器R 上的滑动触头，到V 满刻度值是5V 时，V 0示数为4.5V 。

再按图9电路将待校电压表串联一个标准电阻R 0，R 0的大小为2.7k Ω，重新移动变阻器R 的滑动触头，当待校表V 的指针仍偏转到满刻度值时，V 0示数为9V 。

问应采取什么措施来调准这个刚修好的电压表？ 15．（1）图中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板
厚度时的示数，此读数应为 （2）实验室内有一电压表〇mV ，量程为150mV ，内阻约为150Ω。

现要将其改装成量程为10mA 的电流表，并进行校准。

为此，实验室提供如下器材：干电池E (电动势为1.5V)，电阻箱R ，滑线变阻器R ′，电流表〇A (有1.5mA ，15mA 与150mA 三个量程)及开关K 。

(a )对电表改装时必须知道电压表的内阻。

可用图示的电路测量电压表的内阻。

在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中电流表〇A 应选用的量程是 。

若合上K ，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150V ，电流表〇A 的读数为1.05mA ，则电压表的内阻
R mV 为 。

(取三位有效数字)
(b )在对改装成的电流表进行校准时，把〇A 作为标准
电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图(
图中
各元件要用题中给出符号或字母标注。

图中电阻箱的取值是 (效数
字)，电流表〇A 应选用的量程是 。

实验八：把电流表改
装成电压表练习参考答案
1、ACD
2、 B
3、 B
4、 D
5、 B
6、 B 7.B 8.
串
49k Ω 50k Ω
9. 欧姆定律 U G=I g r g10（1）如图所示：（2）减小
11、20，0.34，并，15，1.7，5 12、1000，50，5，100，0.1 13、9500，9×104 14、串联一个300Ω的电阻
15．（18分）⑴6.124(6.123～6.125均给分)
⑵（a）1.5mA，143Ω；（b）如图所示 16.8Ω 15mA。