实验13：把电流表改装成电压表.doc

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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，其测量电路如图2所示，其测量原理是当电阻

2、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、实验器材电流表(表头)、电位器(4.7kΩ)、变阻器(0～50Ω

3、)、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的值．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

4、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)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

5、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

6、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=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、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10mA，内阻r