(完整word版)高中物理电表改装.doc

电表间的各种改装“把电流表改装为电压表”是高中物理课本中的一个重要分组实验，本实验要求达到如下目的：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”。

本文对这些情况加以概括、总结，以期对广大考生有所帮助。

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，U m 改装后的电压表的量程U m=（ r g+R 0） I gI gGr g R0校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联，G利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。

V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C、在 R0上并联一个比R0小得多的电阻B、在 R 上串联一个比R 大得多的电阻D、在 R 上并联一个比R 大得多的电阻0 0 0 0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。

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，I g r g 改装后的电流表的量程I m=I g+ I g r g /R0=（ r g+R0） I g /R0G ImR0G A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。

题例巩固例 2（ 2004 年天津理综卷）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。

（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。

ˊ，图中待核对的电流表用 A符号表示。

GR a GR bGR c10mA oR d′S2 oR 10mAo 1mA 1mAo ooE S1o o S3 o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>>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 Aˊ≈ 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。

校表电路如图所示。

A ′ AR0E13、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，U m R v 改装后的电流表的量程 I m=U v/R v+U v/R0VI m =（ 1/R v+R0） U vR0校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，V A利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。

题例巩固例 3（ 2004 年浙江理综卷）实验室内有一电压表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，滑动变阻器 R ，电流表A（有 1． 5mA 、 15mA 、 150mA 三个量程）及开关。

（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻。

可用图 a 示的电路测量电压表 mV 的内阻。

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

若合上 K ，调节滑动变阻器后测得电压表的读数为150mV ，电流表 A 的读数为 1．05mA ，则电压表的内阻 R 为———— 。

（取三位有效数字）mv（2）在对改装后的电流表进行校准时，把 A 作为标准电流表，在 b 中画出对改装后的电流表进行校准的电路原理图（滑动变阻器作限流使用），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————（取三位有效数字） ，电流表 A 应选用的量程是 ———— 。

mVAR ′图 a图 b分析与解答：（1）电压表的限流量等于 150mV/150 Ω =1mA ，故电流表 A 应选量程为 1﹒ 5mA 的。

电压表的内阻 R mv =150mV/1 ﹒ 05mA ≈ 143Ω。

（2）将其改成量程为10 mA 的电流表，所需的并联电阻R 应为：10mA=150mV/150 Ω+150mV/R ，解得 R=16． 7Ω，此即电阻箱的取值。

因改装后的量程为10mA ，所以校准用的电流表A应选量程为 15mA 的。

按题目要求校准电路如图：mVA′RR4、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 R 0，让其分压即可起到大电压表的作用。

如图所示，U v R v 改装后的电压表的量程 U m =U v +U v R 0/R vVU m=（R 0+R v ） U v /R v R 0校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联， V利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。

V 0题例巩固例 4（ 2004 年科研测试卷）一个电压表 V A 的内阻 R A =1k Ω，量成为 1. 0v?，现要利用电阻箱扩大它的量程，改为3. 0v 的电压表，改装后再用量程为3. 0v 的精确电压表 V B 对改装后 的电压表 V C 的所有刻度进行校准。

除了这两个电压表 V A 、 V B 外，还有下列器材：电源E（电动势约 6V 、内阻较小）；变阻器 R （总阻约 10Ω）；电阻箱 R 0（ 1— 9999 Ω）；电键 K ；导线。

（1）试在实物图中用导线连成校准时的实验电路 （2）电阻箱 R 0 的取值应为 -----------（3）用上述电压表V B和改装后并已校准过的电压表V c以及一个电键和一些导线，去测量一个电动势约为 2V 的电源内阻 r，试简要写出测量步骤；并用测得的量表示出内阻r=--------。

0 0 00 0 0VV A R0BE K R分析与解答：（1）将改装后的电压表V c与标准电压表V B并联，滑动变阻器接成分压电路，如下图所示。

V R0 V C0 0 0A7 37 37 3901 901 9017 37 37 3V B V B V A R0RR （2）据部分电路的欧姆定律有3.0=1.0+1.0R 0/1000 可得 R0=2000Ω此时改装后的电压表V c的内阻 R c=1000+2000=3000 Ω（3）ⅰ将电压表V c与待测电源相联，计下电压表的读数U cV c U cR c E= U c +U c r/R c ------ ①E rⅱ将电压表V B与 V c串联后再待测电源相联，计下两电压表的读数‘U B、U c′U BU cV c V B ‘‘r/R c ---- ②R c R B E= U B + U c + U cE r‘- U cU B+ U c（4）联立①②两式可得r = R C‘U c- U c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分析。

3、对能力的考查要求较高---- 考查了学生判断推理的逻辑思维能力，考查了学生的实际操作能力，考查学生的分析概括能力，考查学生的创新思维能力等。