恒定电流把电流表改装成电压表.ppt
实验三把电流表改装成电压表,一、实验目的1掌握“半偏法”测电流表的内阻2学会把电流表改装为电压表3会用标准电表进行校准,二、实验原理1.将小量程电流表改装成为电压表有一电流表，内阻为Rg，满偏电流为Ig，要把它改装成量程为U(UUg)的电压表，则应串联的电阻的计算如下：如右图所示，电流表指针偏转到满刻度时它两端的电压为UgIgRg，所串联的分压电阻应分担的电压为URUUg，据串联电路的分压关系，有(UUg)/RUg/Rg，,整理化简后得R(1)Rg 令U/Ugn，(n叫电压扩大倍数，即改装后的电压表的量程U与电流表的满偏电压Ug之比)，则R(n1)Rg 由上式可知，只要知道了要扩大的电压倍数，就可以求出要串联的电阻与电流表内阻的关系注意：改装后的电压表是指电流表和被串联的电阻所构成的整体，即上图中虚线框所示部分,2“半偏法”的基本原理(1)按右图所示连接电路，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱；,三、实验器材待改装的电流表，一般范围的电阻箱一个，最大阻值1 k以上的滑动变阻器一个，标准电压表一个，直流电源一个(电动势稍微大点的)，连接导线若干，开关两个,四、实验步骤 1.半偏法测电流表内阻(1)把两个电键(已经断开)、大阻值变阻器R1、电阻箱R2、电流表和电源按照右图所示的电路连接好；,(2)检查电路无误后，闭合S1，调节变阻器R1，使电流表满偏，干路电流为Ig；(3)保持R1不变，闭合S2后调节R2，使电流表达到半偏(满刻度的一半)；(4)记下此时电阻箱R2的阻值，即为电流表的测量内阻Rg.,2.改装(1)算出电流表的满偏电压Ug；(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R3；(3)将电阻箱阻值调为R3，把电流表与电阻箱串联起来,3.核对(1)按右图所示连接电路，并使变阻器R1的滑片在分压值最小的位置，使输出电压起始为零；,(2)改变变阻器R1的滑片位置，使标准电压表V的示数分别为0.5 V、1.0 V、1.5 V、2.0 V、，直至使电流表达到满偏(注意电压表的量程)，并核对改装的电压表的示数是否正确,五、误差分析1“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2.改装后的电压表也存在系统误差：因R测rg.串联的分压电阻R1计算值偏大因此改装后电表的量程偏大3.电阻箱R的调节是不连续的，因此要选用精度高的4.电阻箱内有多处电刷，电刷上有接触电阻，使阻值偏大导致改装表的示数偏小，因此要选用接触良好的电阻箱5.实验过程中，电压表、电流表的读数会有偶然误差，要用心细致去观测,六、注意事项1.在调节滑动变阻器R的阻值使电流表满偏时，滑动变阻器的阻值要比电流表的内阻rg大得多，一般要求R100rg.2.实验时，在R较大情况下为了使电流表满偏，电源电动势宜大些 3.闭合开关S1时，必须先将滑动变阻器R的阻值调至最大 4.闭合开关S2、调节电阻箱R时，应保持滑动变阻器R的阻值不变 5.“半偏法”测电流表内阻的实验中R只能用电阻箱，R可用阻值很大的滑动变阻器或电阻箱若实验给出两个电阻箱，一个阻值较大(10 k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 6.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，且不可超量程,七、实验改进 在用“半偏法”测电流表内阻时，由于存在系统误差，使得测得值偏小我们可以在原电路的基础上在干路中串接一标准电流表A0.,按右图连接电路，实验时反复调节滑动变阻器R和电阻箱R，使标准电流表A0的读数始终为待测电流表A的满偏电流Im，而待测电流表A的示数为，此法系统误差便得到消除，即电流表的内阻为rgR.,【例1】用半偏法测电流表内阻Rg，其测量值为R测，改装后电压表的测量值为U测，实际电压为U，如右图所示，以下关系中正确的有()AR测RgCU测U,【例2】把电流表改装为电压表的实验中，分3个主要步骤，实验中给出的器材有：a.电流表(量程0100 A)；b.标准电压表(量程05 V)，c.电阻箱(09999)；d.电阻箱(099999)；e.电源(电动势2 V，有内阻)；f.电源(电动势6 V，有内阻)；g.滑动变阻器(050，额定电流1.5 A)；h.开关两只，导线若干,(1)首先要用半偏法测定电流表的内阻如果采用右图所示的电路测定电流表A的内电阻并且要想得到较高的精确度，那么从以上给出的器材中，可变电阻R1应选用_，可变电阻R2应选用_，电源E应选用_,该实验操作的步骤有：A合上S1B合上S2C观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大D调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半F记下R2的阻值把以上步骤的字母代号按实验的顺序填写在横线上：_.,(2)下图所示器材中，一部分是将电流表改装为电压表所需的，其余是为了把改装成的电压表跟标准电压表进行校对所需的在方框中画出改装和校对都包括在内的电路图(要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行校对)；然后在图上画出连线，将所示器材按以上要求连接成实验电路,【解析】(1)可变电阻R1、R2选择的依据是什么？答可变电阻R1应选择总电阻较大的变阻器，因为利用其调节要能使电流表满偏，但电流表量程较小，需要接入的阻值要大，应选d.可变电阻R2，一方面只能选电阻箱，才能读出具体数值，另一方面只要能达到电流表的内阻就可以，应选c.,(2)电源又如何选择呢？答由于电源e的电动势太小，所以只能选择f.(3)如何安排实验步骤呢？答结合所给电路原理图，利用实验原理及设计思想中“半偏法”测电流表G的内阻的步骤考虑要注意R1由于是连在干路上起到限流作用的，因此开始应处于最大值处因此步骤为：C、A、D、B、E、F.(4)测得电流表内阻为多少？答利用半偏法原理，可以认为半偏时R2的读数即为电流表的内阻,(5)如何改装所需电压表？答应将电流表与相应阻值的电阻箱串联(6)改装的电压表应与标准电压表如何连接？答由于是改装的电压表与标准电压表校对，二者应并联,(7)滑动变阻器应如何连接？答由于要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行校对，只能采用分压电路如下图所示,【答案】(1)dcfCADBEF(2)实验电路图如上图所示,1一电压表由“表头”G与电阻R串联而成，如右图所示若在使用中发现电压表读数总比准确值稍小一些，采用下列哪些措施能加以改进()A在R上串联一个比R小得多的电阻B在R上串联一个比R大得多的电阻C在R上并联一个比R小得多的电阻D在R上并联一个比R大得多的电阻,【答案】D,2两个电压表V1和V2是完全相同的两个电流表改装的，V1量程是5 V，V2量程是15 V，为了测15 V20 V电压，我们把V1和V2串联起来用，以下叙述正确的是()AV1、V2的读数相同BV1、V2指针偏转角度相等CV1、V2读数不同，指针偏转角也不同DV1、V2读数之比等于两电压表内阻之比,【解析】把V1和V2串联使用时，组成电压表的电流表和分压电阻都是串联关系，通过完全相同的两个电流表的电流相等，指针偏转角也相等两个电压表是串联使用，根据串联电路的电压分配关系，分配在V1和V2两端的电压，即V1和V2读数之比等于两个电压表内阻之比，综合以上分析可知，B、D选项正确【答案】B、D,3如右图所示，用半偏法测电流表G内阻Rg，则下列说法中正确的是(),【答案】ABC,4(全国卷)有一电流表，量程为1 mA，内阻rg约为100.要求测量其内阻可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为10 k；滑动变阻器乙，最大阻值为2 k；电源E1，电动势约为2 V，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干采用的测量电路图如下图所示，实验步骤如下：断开S1和S2，将R调到最大；合上S1，调节R使满偏；合上S2，调节R1，使半偏，此时可以认为的内阻rgR1.试问：,(1)在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择_；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择_，电源E应该选择_(2)认为内阻rgR1，此结果与rg的真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“相等”),【解析】(1)此为半偏法测电流表内阻，R1只能选用电阻箱R0，以方便读数；闭合S2后，电路中总电阻发生变化，要减小实验误差，R应选滑动变阻器甲，电源应选E2.(2)闭合S2后，回路总电阻变小，总电流变大，当电流表示数为原电流一半时，通过R1的电流比通过电流表的电流大，由并联电路的特点可知R1rg.【答案】(1)R0 滑动变阻器甲 E2(2)偏小,5(全国卷)一直流电压表V，量程为1 V，内阻为1000.现将一阻值在50007000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性，再给定一直流电源(电动势E为67V，内阻可忽略不计)，一阻值R22000的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线(1)为达到上述目的，将下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0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V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.,【答案】(1)见解析图(2)76.3,6有一内阻为30 k、量程未知(约25 V35 V)、共有30个均匀小格的直流电压表V.为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用标准电压表V1：量程3 V，内阻3 k电流表A：量程03 A，内阻未知滑动变阻器：总阻值1 k稳压电源E：30 V，内阻不能忽略电键、导线若干要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度,(1)在方框中画出实验电路图,(2)选用记录数据中的一组，写出计算量程的表达式Ug_，式中各字母的意义是：_.,【解析】(1)如下图所示,7利用如图1所示的电路测量电流表mA的内阻RA，图中R1、R2为电阻，S1、S2为开关，E是电源(内阻可忽略)(1)根据图1所给出的电路原理图，在如图2所示的实物图上连线,(2)已知R1140，R260.当开关S1闭合，S2断开时，电流表读数为6.4 mA；当S1、S2均闭合时，电流表读数为8.5 mA.由此可以求出RA_.(保留两位有效数字),【答案】(1)连线如图所示,(2)43,8为了测定电流表A1的内阻，采用如图1所示的电路其中：A1是待测电流表，量程为300A，内阻约为100；A2是标准电流表，量程是200A；R1是电阻箱，阻值范围是0999.9；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关,(1)根据电路图1，请在图2中画出连线，将器材连接成实验电路(2)连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数为150A；然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150A.若此时电阻箱R1各旋钮的位置如右图所示，电阻箱R1的阻值是_，则待测电流表A1的内阻Rg_.,(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用_(填写阻值相应的字母)A200 k B20 kC15 k D2 k,(4)下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器若既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器_(填写阻值相应的字母)是最佳选择A1 k B5 kC10 k D25 k,【答案】(1)如下图,(2)86.3 86.3(3)B(4)C,
