电流表的改装

第 1 页 共 1 页恒定电流 五一、小量程电流表改装成电压表 1、实验目的：(1)知道用“半偏法”测电流表内阻的原理；(2)会根据实验原理选择实验所需器材；(3)把小量程的电流表改装为电压表，并把改装后的电压表与标准电压表进行校对。

2、实验原理：一个电流表有二个重要参量，即I g 和R g ，其额定电压为U g ＝I g R g ，由于I g 很小(几百微安～几十毫安)，U g 通常为几百欧姆，故U g 比较小．为测量较大的电压值，可在电流表上串联一个大阻值的电阻R ，把R 作为电流表内阻的一部分，这样的电流表就可分担较大的电压，改装后作为电压表使用．如图1所示． 3、实验器材电流表(表头)、电位器(4.7k Ω)、变阻器(0～50Ω)、电阻箱(0～9999.99Ω)、电源、开关(两个)、标准电压表(量程与改装后的电压表量程相同)及导线若干． 4、实验步骤(1)测量电流表的内电阻R g先按如图2所示电路图连接电路，断开S 2，接通S l ，把电位器R 由最大阻值逐渐向阻值变小进行调节，使电流表的指针达到满偏为止，这时电位器R 的阻值不得再调整，接通S 2，调整电阻箱R ′的阻值，使电流表的指针恰好偏转到满偏的一半，读出电阻箱R ′的阻值，就是电流表的内电阻R g 。

(2)将电流表改装为电压表①改装量程为2V 的电压表，按公式R x =gI U-R g ，计算分压电阻R x 的值． ②按图4把电流表和电阻箱串联起来，选用电阻箱的阻值等于分压电阻R x 的值． ③改装后的电压表表盘的刻度值，按公式U =mI I ·U m 来计算．其中U m 是改装后电压表的量程．(3)改装后的电压表跟标准电压表核对 ①按图3连接电路．②闭合开关S ，调整滑动变阻器滑片，使改装的电压表的读数分别是0.5V 、1.0V 、1.5V 、2.0V 等，看标准电压表的读数是否与它一致．③改装的电压表的读数是满刻度U m 时，看标准电压表的读数U 0，计算满刻度时的百分误差。

5、数据处理(1)从电流表的刻度盘上读出其满偏电流I g ，根据测出的内阻R g 计算电流表的满 偏电压U g ＝I g R g ， (2)根据公式R x =gI U-R g 计算分压电阻R x 的值 (3)根据改装后校对时的U m 和U 0计算满刻度时的百分误差，即δ=mm U U -U 0×100%，例如改装的电压表在满刻度3V 时，标准电压表的读数为3.1V ，满刻度时的百分误差就是δ=13133.. =3.2%。

6、注意事项（1）、滑动变阻器的阻值很大，在闭合S 1前，其阻值应调至最大. （2）、电阻箱R ′不能用滑动变阻器替代.（3）、在S 2闭合后,不能再调节R,以保持电路中总电流不变. （4）、测电表内阻时,必须确保R R ′.（5）、校对改装的电表时,要从零开始连续校对,则滑动变阻器必须接成分压式.第 2 页 共 2 页（6）、弄清改装后电流表的表盘上刻度示数的大小.（7）、本实验比较复杂，因此必须先把实验步骤确定好。

第一步：测R g ；第二步：计算分压电阻R x ，并将R x 与电流． 7、误差分析利用“半偏法”测出电流表内阻R g =R '，事实上当S 2闭合后电路结构已发生变化，导致线路总电阻R 总减小，由闭合电路的欧姆定律I =r R E+知，线路上的电流增大，当流过电流表的电流为2g I 时，流过电阻箱的电流大于2g I ，故知R '<R g ，即“半偏法”把电流表的内阻测小了．内阻测小的电流表改装成电压表后，电压表内阻的真实值比计算值大，故改装量程偏大．二、把电流表扩大量程如图所示,由并联电阻分流的原理可知,(I 0-I g )/I g =R g /R x Rx=I g R g /（I 0-I g ）（设I 0=nI g ）Rx=g R n 1-即量程扩大n 倍，需并联R x =g R n 1-的电阻.1、一电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻为200Ω。

要把它改装成一个量程为0.5A 的电流表，则应在电流表上（ ）A ．并联一个200Ω的电阻B ．并联一个0.4Ω的电阻C ．串联一个0.4Ω的电阻D ．串联一个200Ω的电阻2、一电流表的满偏电流为I g =50μA ，内阻R g =2k Ω，给它并联一个0.02Ω的电阻后，其量程将达到A 。

3、一个电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻R g =500，要把它改装成一个量程为10V 的电压表，则应在电流表上（ ） A ．串联一个10k Ω的电阻 B ．并联一个10k Ω的电阻C ．串联一个9.5k Ω的电阻 D ．并联一个9.5k Ω的电阻第 3 页 共 3 页4、一个电压表由电流表G 与电阻R 串联而成，若在使用中发现电压表读数总比正确值稍小一些，采用哪种方法可以改进()A .在R 上串联一个比R 小得多的电阻B .在R 上串联一个比R 大得多的电阻C .在R 上并联一个比R 小得多的电阻D .在R 上并联一个比R 大得多的电阻分析：因为电压表是由电流计和一个电阻串联而成的,电压表的示数是取决于留过电流计的电流. 此时读数稍小,就说明I 偏小,所以R 梢大,就得将R 减小,所以选并联 而并联电路的总电阻是【取决于小电阻】.5．一个电阻为300Ω的灵敏电流表，满偏电流为2mA ．如果按图所示把它改装成量程为lA 和10A 两个量程的电流表，求R 1和R 2的阻值；R 1的阻值为0.06Ω，R 2的阻值为0.54Ω。

6、实验图8-4是“半偏法”测电流表内阻的电路图，图中R 是__________，R ′是__________，正确连接后，实验步骤如下：A ．合上开关，调整R 的阻值，使电流表指针偏转满刻度B ．断开，记下R ′的阻值C ．合上开关，调整R 和R ′的阻值，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半D ．断开，将R 阻值调到最大上述__________项步骤有错误，应__________才正确．改正后正确操作步骤的顺序编码为__________．只有当R ′比R__________时才可认为，因为并入R ′后电路的总电流会变__________，故的真实值比R ′要稍__________．分析：图中的R 应为电位器，R ′是电阻箱，因为R 是为调整满偏，而R ′是为了调整电流表半偏时读出电阻值．步骤C 中有错误，R 调整至G 满偏后不能再动，闭合后，通过调整R ′来使G 达到半偏，这样． 正确顺序应为DACB ；只有当R ′比R 小的多时，闭合后R ′的接入对电路的影响才可忽略，从而近似认为．因为并入R ′后电路总电阻变小故电流会变大，因此的真实值比R ′要稍大．答案：电位器 电阻箱 C 只调整R ′的阻值 DACB 小得多 大 大7 用半偏法测电流表G 内阻，如实验图8-5所示，将下列说法中正确的选出来( )．A ．开关接通前，R 必须调节到高阻值处B ．开关接通后，R 的阻值无需调节C ．当电流表示数从满偏电流调到半偏电流时，R ′中电流稍大于D ．R 阻值的大小，对实验误差没有影响g R 1S 1S 2S 21S S 、'RR g=g R 2S 'R R g =2S 'R R g =g R g R 1S 2S g I 2/I g 2/I g第 4 页 共 4 页分析：半偏法的步骤是：①闭合，调节R ，使达到满偏；②闭合，调R ′，使的示数变为，此时R ′的示数等于．半偏法的前提是，因而在实验前需将R 调到高阻值处，A 、B 正确．由于闭合前电流为，闭合后，电路中总电阻要变小，因而总电流要比略大，因而C 正确．答案：A 、B 、C ．8、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R 1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R 2，最大阻值100k Ω；电阻箱R ，，最大值9999Ω；定值电阻R 0 ，阻值1k Ω；电源E 1，电动势为1．5V ；电源E 2，电动势为3．0V ；电源E 3，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S 1和S 2，单刀双掷开关S 3；电阻丝及若干导线。

（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1 mA 量程），画出所用电路图。

图中待核对的电流表用ˊ，符号表示。

图1 图2 图3 图4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 >>R ˊ，同时电源电动势大些为宜，故滑动变阻器应选R 2，电源选E 3。

（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S 3由d 换至c 的过程中，两电阻R d 、R c 都未与G 并联，这时G 中电流过大而被烧坏。

（3）改装成量程为1mA 的电流表时需要的并联电阻R x = I g r g /（I m -I g ）≈43Ω，改装后的电流表A ˊ的内阻r A ˊ≈40Ω。

因40Ω×1mA = 0﹒04V ，所以电源选电动势最小的E 1即可。

当选用了E 1=1﹒5V 的电源后，必须再串联一电阻R 0加以保护，才能使其安全工作。

校表电路如图所示。

1S 2S 2I g g R g R R 2S g I 2S g I。