北京市第十一中学2023届高考物理二轮复习实验专题讲义：实验十二 把电流表改成电压表

实验十二: 把电流表改成电压表 1.实验目的： （1）学会测量电表内阻的方法——半偏法; （2）把小量程的电流表改装为电压表并把改装的电压表跟标准电压表进行校准; （3）学会使用电阻箱. 2.实验原理 （1）没经改装的小量程电流表G，其最大量程Ig一般从几十微安到几毫安，电流表的内阻Rg一般也在100 Ω左右，因此电流表允许加上的最大电压Ug=Ig\5Rg是一个比较小的电压. （2）要想测量大的电压,就需要把电流表G改装,根据串联电阻的分压作用,给电流表串联一个阻值较大的电阻,从而限制流过电流表的电流不超过其满偏电流,这样把电流表及与其串联的电阻一起作为电压表,则该电压表可以测量较高电压. 3、实验器材： 小量程电流表\,电阻箱\,开关(两个)\,标准电压表\,滑动变阻器\,学生电源 4.实验过程： 1.半偏法测量电流表的内电阻Rg,先按如图所示电路图连接电路,断开S2,接通S1,调节滑动变阻器的阻值R,使电流表的指针达到满偏为止;再接通S2,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Rg. 2.将电流表改装为电压表,改装量程为UV的电压表,按公式Rx=UV/Ig-Rg计算分压电阻Rx的值.按下图把电流表和电阻箱串联起来,选用电阻箱的阻值R′等于分压电阻Rx的值. 改装后的电压表表盘的刻度值,按公式U=IUm/Ig来计算.其中Um是改装后电压表的量程. 3.改装后的电压表跟标准电压表校准. (1)按下图连接电路. (2)闭合开关S,调节滑动变阻器滑片,使改装的电压表的读数分别是0.5 V\,1.0 V\,1.5 V\,2.0 V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Um时,看标准电压表的读数U0,计算满刻度时的百分误差为δ=×100%. 例如改装的电压表在满刻度3 V时,标准电压表的读数为3.1 V,则该电压表满刻度时的百分误差δ=×100%=3.2%. 误差分析 1.本实验存在系统误差,只有当RR′时,才有rg=R′. 2.由于电流表允许通过的电流太小,也影响了实验测量结果的准确性. 3.R′使用电阻箱,阻值调节本身就不连续,也是误差来源之一. 注意事项 1.滑动变阻器的阻值很大，在闭合S1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S2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RR′. 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. 6.弄清改装后电流表的表盘上刻度示数的大小. ( 例1. （ ★★★ ） 1.测定电流表内电阻的实验中备用的器材有 A.待测电流表（量程0～100 μ A) B.标准电压表（量程0～5 V) C.电阻箱（阻值范围0～9 999 Ω ) D.可变电阻（阻值范围0～100 k Ω ) E.干电池（1.5 V，内阻0.5 Ω ) F.干电池组（6 V，内阻1.6 Ω ) 如果采用如图所示的电路测定电流表 Ｇ 的内电阻 ， 并且要求测量有较高的精度 ， 那么从以上备用器材中 ， 电阻 Ｒ 应选用 ___________ ， 电阻 Ｒ′ 应选用 _________________ ， 电源应选用 _________________ ． ) 【考点】半偏法测量表头内阻 【解析】R须用阻值较大的可以调节的电阻即选用D；R必须用电阻箱，即选C；因为要从上面读出数据，为了提高精确度，应选用电动势较高的电源，即选F. 【答案】DCF 【教学建议】侧重培养学生对半偏法实验的原理理解 ( 例2. （ ★★★ ） 现有一电流表G，满偏电流I g =3 mA. （1）把它改装成量程为3 V的电压表，需测量出电流表的内阻Rg. ① 在虚线框中画出利用半偏法测量Rg的电路图. ② 叙述操作步骤：____________________________ . ③ 对改装后的电压表，下列说法正确的是________________. A.允许通过的最大电流增大了 B.刻度盘刻度不均匀了 C.原电流表G自身的电阻增大 了 D.使用时，加在原电流表G两端电压的最大值不能增大 （2）把改装的电压表跟标准电压表进行核对，在实线方框中画出核对电路图. （3）通过以上问题的研究，请你谈谈理想化电表和非理想化电表的区别. ) 【考点】半偏法测电阻、电表改装 【解析】本题以小量程电流表的改装原理为核心，把理论和实验合并，且融入含理想电表的电路与含非理想电表的电路的分析和测量问题.这样设计打破了原有的复习模式，符合新课标对学生的要求，有助于培养学生利用已学知识解决实际问题的能力. 【答案】（1）①如图甲所示. ②合上开关S1，调整R的阻值