江苏省高邮中学2015年高二物理竞赛系列讲座 第七讲 电表的改装 课件+教案 （2份打包）

第七讲　电表的改装 1 电压表改装 欲将满偏电流为Ig，内阻为Rg的电流表改装为量程为U的电压表，需将分压电阻R和电流表串联，如图1所示，所谓量程为U，就是当电压表两端的电压为U时，通过电流表的电流为Ig，电流表分担的电压为Ug。根据串联电路的规律有 即 电压表内阻 通常， 都很大，理想情况下可认为 。 【例1】在把电流表改装成电压表的实验中，把量程 μA，内阻约为100Ω的电流表G改装成电压表。 （1）采用如图2所示的电路测量电流表G的内阻Rg，可选用的器材有： A． 电阻箱：最大阻值为999.9Ω； B． 电阻箱：最大阻值为99999.9Ω； C． 滑动变阻器：最大阻值为200Ω； D． 滑动变阻器：最大阻值为2kΩ； E． 电源：电动势约为2V，内阻很小； F． 电源：电动势约为6V，内阻很小； G． 开关、导线若干。 为提高测量精度，在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择 ；可变电阻R2应该选择 ；电源E应该选择 。（填入选用器材的字母代号） （2）测电流表G的内阻Rg的实验步骤如下： a． 连接电路，将可变电阻R1调到最大； b． 断开S2，闭合S1，调节可变电阻R1使电流表G满偏； c． 闭合S2，调节可变电阻R1使电流表G半偏，此时可以认为电流表G的内阻Rg=R2。 设电流表G的内阻Rg的测量值为R测，真实值为R真，则R测 R真。（填“大于”、“小于”或“相等”） （3）若测得Rg=105.0Ω，现串联一个9895.0Ω的电阻将它改装成电压表，用它来测量电压，电流表盘指针位置如图3所示，则此时所测量的电压值应是 V。 解：本题是个典型的半偏法测电阻的问题，根据该实验的特定要求，选择仪器的时候，首先从电源下手，电源尽量大一些，故选F；然后可以根据 ，可以计算出当电流表满偏时，接入电路中的可变电阻R1阻值约为19900Ω，故可变电阻R1只能选择B；对于可变电阻R2应该选择与电流表内阻相差不多的，尽量减少误差，故选择A。 该实验的误差属于系统误差，测量值比真实值偏小，故应填写“小于”。串联一个电阻改装后的电压表的量程 μA =3V，故根据对应关系，表面上300μA相当于3V，则指针所指相当于2.30V。 2 电流表改装 欲将内阻为Rg，满偏电流为Ig的电流表改装为量程为I的电流表时，需将分流电阻R和电流表并联，如图4所示。同理可推得 通常，R很小 ，可认为电流表内阻 ，理想情况下可认为 。 【例2】 现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50 ，内阻约为800～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表，可供选择的器材有： 滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R​2，最大阻值100kΩ； 电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ； 电池E​1，电动势1.5V；电池E2，电动势3V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻不计），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；电阻丝及导线若干． （1）采用如图5（甲）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__________________，选用的电池为_______________． 甲 乙 丙 图5 （2）将G改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图5（乙）、（丙）所示．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1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用 来表示． 解析：（1） 用此电路测量表头内阻的方法是半偏法． S2断开和S2闭合的两次操作中要求干路电流（Ig）近似不变，而满足这个条件必须使滑动变阻器R的阻值远大于Rg，因此滑动变阻器应选用R2．而 ，显然E越大，R2越大，实验条件满足得越好，误差越小，所以，电池应选用E3． （2）图5（乙）所示的电路较合理，因为图5（丙）电路在通电状态下，更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端，以致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏． （3）核对电路如图6所示．为使改装后的电流表与标准表在0～1mA之间逐格核对，应选用分压电路．由于和满偏电流和满偏电压都很小，为使滑动变阻器便于调节，即有较大的调节范围，滑动变阻器应选用R1，电池应选用E1，且在电流表所在的支路上串联定值电阻R0，起保护作用． 测量电阻的方法很多（包