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第6课时实验：把电流表改装为电压表一、实验原理设电流表的满偏电流为Ig，其内阻的真实值为rg，设该电流表串联电阻R1后，能改装成量程为U的电压表，则R1＋rg＝U/Ig.由于Ig可由电流表的刻度盘上直接读出，因此若测出电流表内阻rg后，就可由上式求出R1.在电阻箱内取阻值为R1的电阻，再和该电流表串联，就组成了量程为U的电压表．二、实验器材低压直流电源、两个开关，电流表、标准电压表、电阻箱、电位器、滑动变阻器、导线若干．三、实验步骤1．半偏法测电流表内阻(1)按右图所示连好电路，S1、S2均处于断开状态，图中R为电位器(阻值调到最大)，R′为电阻箱．(2)合上开关S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到__________.(3)合上开关S2，调整R′的阻值，使电流表指针偏转到______________．读出电阻箱的阻值R0，若RR0就可以为rg＝R0.满刻度Ig满刻度的一半2．改装(1)算出电流表的满偏电压Ug＝Igrg.(2)如果把电流表改装成量程为U的电压表，计算应串联的电阻值R1＝U－UgIg.(3)将电阻箱阻值调为R1，把电流表跟_______串联起来．电阻箱3．核对(1)按右图所示，连好电路，并使变阻器R2的滑片在分压值最小的位置．(2)改变变阻器R2的滑片位置，使标准电压表V的示数分别为0.5V、1.0V、1.5V,2.0V，并核对改装的电压表的示数是否正确．4．计算百分误差(1)将改装成的电压表调到满偏．(2)读出标准电压表的示数．(3)计算改装电压表满偏刻度的百分差．|标准表读数－改装表满刻度数|标准表读数×100%.四、注意事项1．在调节电位器R的阻值使电流表满偏时，电位器的阻值要比电流表的内阻rg大得多，一般要求R＞100rg.2．闭合开关S2、调节电阻箱R′时，应保持__________的阻值不变．电位器R3．闭合开关S1时，必须先将电位器的阻值调至_______．4．实验时，为了减小rg测量误差，电源电动势宜大些．5．改装后电压表校准，校对电路要用分压式，使改装电压表的电压可以从零开始一一校对．最大6．半偏法测电流表内阻的实验中，R′只能用电阻箱，R可用阻值很大的变阻器或电阻箱．R一旦调好，在调节R′时不能再次调节R.若实验给出两个电阻箱，一个阻值较大(10kΩ以上)，另一个阻值较小，一定要把________的连到干路上，_______的与电流表并联．阻值大阻值小一、注意事项1．实验时，为了使RR′的条件得到满足，电源电动势宜大些．2．半偏法测电流表内阻的实验中R′只能用电阻箱，R可用阻值很大的变阻器或电阻箱．若实验给出两个电阻箱一个阻值较大(10kΩ以上)，另一个阻值较小，一定要把阻值大的连到干路上，阻值小的与电流表并联．二、误差分析“半偏法”测电流表内阻时，存在系统误差．当S2闭合后，整个电路的总电阻变小，总电流变大，通过电流表的电流为原来的一半，则通过电阻箱的电流就大于通过电流表的电流．即R测＜rg.当电路中Rrg时，误差较小，因此要使Rrg，同时电源电动势也应适当大一些．测电流表的内阻及电表改装用半偏法测量电流表内阻的电路如下图所示．已知电流表的满偏电流Ig＝100μA.(1)有四位学生对图中电源电动势E及R1、R2的取值提出了下面四个不同的方案，最佳应选择________．A．E＝3V，R1为0～9999.9Ω的电阻箱，R2为0～999.9Ω的电阻箱B．E＝3V，R1为0～9999.9Ω的电阻箱，R2为0～9999.9Ω的滑动变阻器C．E＝1.5V，R1为0～999.9Ω的电阻箱，R2为0～9999.9Ω的电阻箱D．E＝1.5V，R1为0～9999.9Ω的电阻箱，R2为0～9999.9Ω滑动变阻器(2)某同学在一次实际操作中闭合S1(S2不闭合)，调节R1使电流表满偏，然后保持R1不变，闭合S2，调节R2＝50Ω时电流表读数为25μA，则此电流表的内阻为________．A．25ΩB．50ΩC．150ΩD．480Ω(3)用该电流表改装成一只两用表(如下图所示)，其中AB为改装后的电流表接线端，已知R1′＝0.03Ω.则改装后的电流表的量程为________A.【解析】(1)首先从原理上弄清两个电阻的作用，R1是为了使电流表满偏，而R2是为了测量电流表的内阻值，故R2必须是电阻箱，而R1可为电阻箱也可以是滑动变阻器；其次要考虑实验原理带来的误差，要使误差小，应尽可能使R1接入电路的电阻大，则要求电源电动势大，故选A.【答案】(1)A(2)C(3)0.5(2)R2与电流表并联，电压相同，则电流之比与电阻成反比，得出电流表内阻为150Ω.(3)由并联电路的规律可得：I＝I1＋Ig＝10－4A＋10－4×1500.03A＝0.5A(2008年高考全国卷Ⅰ)一直流电压表V，量程为1V，内阻为1000Ω.现将一阻值在5000Ω～7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源(电动势E为6V～7V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线．命题研究(1)为达到上述目的，将右图连成一个完整的实验电路图．(2)连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70V．由此可以计算出改装后电压表的量程为______V，电源电动势为______V.【解析】(1)将待测电压表与固定电阻串联后与电源连接即可．(2)设电源电动势为E，则由闭合电路欧姆定律，当两开关都闭合时，R2被短路，有：ER1＋RVRV＝U1当S1闭合，S2断开时，ER1＋R2＋RVRV＝U2解两式得：R1＝6000Ω，E＝6.3V；根据串联分压原理，可得扩大的电压表量程U′＝URV(R1＋RV)＝7V.【答案】(1)如图所示．(2)76.3电流表改成电压表要串联分压电阻，同理电压表要扩大量程，也要串联分压电阻．本题的革新在于，并不是由改装的要求，求解所需的分压电阻，而是由并不知道阻值的电阻充当分压电阻．显然改装后的电压表的量程，与分压电阻的阻值有关，因此通过闭合电路欧姆定律求解分压电阻的阻值是解题的突破口．整体上看，实验的设计思路与课本实验的思路，属于逆向关系．(1)完善下列实验步骤：①将实物图乙按电路原理图连线；②将滑动变阻器的滑动头调至________端(填“a”或“b”)，电阻箱R0的阻值调至零；③合上开关；④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1A；⑤调节电阻箱R0.的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为________，同时毫安表指针满偏．(2)回答下列问题：①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1Ω，由此可知毫安表头的内阻为________．②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为________A.③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：_________________________________.甲乙【解析】(1)①见答案．②此电路为限流电路，闭合开关前应使滑动变阻器接入电路中的有效阻值最大，故应调至b端．⑤因R0的阻值增大，使得整个电路中的总电阻增大，从而使总电流减小，即标准电流表的读数会减小．⑥因所改装的电流表的量程为1A，而标准电流表与改装表串联，所以当毫安表指针满偏时，标准电流表的读数为1A(2)①毫安表满偏时，通过电阻箱的电流为IR0＝I－Ig，所以表头内阻为Rg＝IR0·R0Ig＝(I－Ig)R0Ig＝310Ω.②指针半偏时，总电流为0.5A．通过表头的电流为12×9.90mA＝4.95mA＝4.95×10－3A．所以，此时通过电阻箱的电流为(0.5－4.95×10－3)A＝0.495A.③见答案．【答案】(1)①实物图连线如下图所示②b⑤减小⑥1A(2)①310Ω②0.495(0.494～0.496)③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表头的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比等等．基础达标训练点击进入链接