实验13:把电流表改装成电压表

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时间:2018-07-22

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1、实验十三:把电流表改装成电压表【实验播放】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Ig和Rg,其额定电压为Ug=IgRg,由于Ig很小(几百微安~几十毫安),Ug通常为几百欧姆,故Ug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.电流表的内阻Rg可用半偏法测出,其测量电路如

2、图2所示,其测量原理是当电阻箱未接人电路时,调节R的大小,使电流表G满偏,闭合S2后,R大小不变,改变电阻箱的阻值,使电流表半偏.由于Rg很小,则R的值很大,在开关S2闭合前后,线路上的总阻值变化很小,我们就认为不变,因此干路上的电流Ig也不变,当电流表G的指针半偏时,流过电阻箱的电流与通过电流表的电流相等,则=R.注意:滑动变阻器的阻值很大,而且在闭合电键S1应将其阻值调到最大;实验中电阻箱不能用变阻器替代,因为变阻器不能直接读数;测量电流表内阻时,在闭合电键S2后,不能再调节R,以保持电路中的电流不变;另外,对器材的选择必须保证R>>。3、实验器材

3、电流表(表头)、电位器(4.7kΩ)、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Rg先按如图2所示电路图连接电路,断开S2,接通Sl,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,这时电位器的阻值不得再调整,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①改装量程为2V的电压表,按公式Rx=-Rg,计算分压电阻Rx

4、的值.-11-②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Rx的值.③改装后的电压表表盘的刻度值,按公式U=·Um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Um时,看标准电压表的读数U0,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Ig,根据测出的内阻Rg计算电流表的满偏电压Ug=IgRg,(2)

5、根据公式Rx=-Rg计算分压电阻Rx的值(3)根据改装后校对时的Um和U0计算满刻度时的百分误差,即δ=×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==3.2%。6、注意事项(1)本实验比较复杂,因此必须先把实验步骤确定好。第一步:测Rg;第二步:计算分压电阻Rx,并将Rx与电流表串联起来,改装成电压表;第三步:校对改装后的伏特表.(2)测电流表的内阻时,闭合S1前,电位器R应调至电阻最大值,以免闭合S1后通过电流表电流过大损坏电流表.(3)S2闭合后,在调节电阻箱R′的阻值时,不能再改变R的阻值,否

6、则将改变电路的总电流,从而影响实验的准确度.(4)测电流表内阻时,必须确保电位器阻值R远大于电阻箱的有效值R′.(5)将改装后的电压表与标准电压表校对时,滑动变阻器应采用分压式接法.7、误差分析利用“半偏法”测出电流表内阻Rg=,事实上当S2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=-11-知,线路上的电流增大,当流过电流表的电流为时,流过电阻箱的电流大于,故知

7、同的电流表改装而成.它们的量程分别为5V、15V.为了测量15~20V的电压,甲、乙串联起来使用,则两表的()A.读数相同B.指针偏转角度相同C.读数正比于表的内阻D.指针偏转角度正比于表的内阻解析电流表改装成电压表以后,表头的内阻Rg并没有变化.其量程也没有发生变化,变化的只是等效表的内阻(包括串联电阻与Rg在内的总电阻),两电压表中因电流相同,故两表指针偏转角度相同.而读数是由整个电表内阻分压所决定,表盘是改装后的刻度值,故读数正比于表的内阻(表头内阻Rg与分压电阻之和),故选B、C。例2从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻

8、r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测量多组数据。器材(代号)规格电流表(A1)量程

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