把電流表改裝為電壓表(高考物理實(shí)驗(yàn))

1、（一）把電流表改裝為電壓表（一）把電流表改裝為電壓表本實(shí)驗(yàn)中用到的本實(shí)驗(yàn)中用到的“半偏法半偏法”測(cè)電流表的內(nèi)阻是一種巧妙測(cè)電流表的內(nèi)阻是一種巧妙而又重要的思想方法，不但要深刻理解，最好還要能拓展、而又重要的思想方法，不但要深刻理解，最好還要能拓展、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握電流表的三個(gè)參數(shù)，學(xué)會(huì)用掌握電流表的三個(gè)參數(shù)，學(xué)會(huì)用“半偏法半偏法”測(cè)量電流測(cè)量電流表的內(nèi)阻表的內(nèi)阻. .2.學(xué)會(huì)把電流表改裝成電壓表學(xué)會(huì)把電流表改裝成電壓表. .3.理解擴(kuò)大電流表量程的方法、原理理解擴(kuò)大電流表量程的方法、原理. .二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理1.測(cè)電流表的內(nèi)阻測(cè)電流表的內(nèi)阻“半偏法半偏法”利用如圖利用如

2、圖51-1所示的電路測(cè)電流表所示的電路測(cè)電流表的內(nèi)阻的內(nèi)阻. .首先閉合首先閉合S1，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)R使電流表的使電流表的指針恰好滿偏；再閉合指針恰好滿偏；再閉合S2，調(diào)整，調(diào)整R的阻的阻圖圖51-1值，使電流表的指針正好半偏，值，使電流表的指針正好半偏，當(dāng)當(dāng)RR時(shí)，可以認(rèn)為時(shí)，可以認(rèn)為rg=R. .2.把電流表改裝為電壓表把電流表改裝為電壓表如圖如圖51-2所示，當(dāng)測(cè)出電流表的所示，當(dāng)測(cè)出電流表的內(nèi)阻內(nèi)阻rg后，計(jì)算出電流表的滿偏電壓后，計(jì)算出電流表的滿偏電壓Ug，然后計(jì)算出改裝為量程為，然后計(jì)算出改裝為量程為U的電壓的電壓圖圖51-2表時(shí)應(yīng)串聯(lián)的電阻表時(shí)應(yīng)串聯(lián)的電阻R1，R1=. .3.校驗(yàn)電

3、壓表校驗(yàn)電壓表將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)進(jìn)行校對(duì). .電路原理圖如圖電路原理圖如圖51-3所示，所示，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器R2的阻值，使標(biāo)的阻值，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)從零開(kāi)始，每隔準(zhǔn)電壓表的示數(shù)從零開(kāi)始，每隔0.5 V 與改裝后的電壓表進(jìn)行校對(duì)與改裝后的電壓表進(jìn)行校對(duì). .圖圖51-34.注意：上述注意：上述“半偏法半偏法”能較準(zhǔn)確測(cè)量能較準(zhǔn)確測(cè)量rg的前提的前提電電g gg gU U- - r rI I源的電動(dòng)勢(shì)足夠大，使得電流表滿偏時(shí)源的電動(dòng)勢(shì)足夠大，使得電流表滿偏時(shí)R R遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于rg. .三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材電源、開(kāi)關(guān)兩個(gè)、電流

4、表、電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、電阻電源、開(kāi)關(guān)兩個(gè)、電流表、電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、電阻箱、電位器（阻值較大的滑動(dòng)變阻器）、導(dǎo)線若干箱、電位器（阻值較大的滑動(dòng)變阻器）、導(dǎo)線若干. .附：電阻箱附：電阻箱實(shí)驗(yàn)室所用的電阻箱通常是轉(zhuǎn)柄式電阻箱，構(gòu)造如圖實(shí)驗(yàn)室所用的電阻箱通常是轉(zhuǎn)柄式電阻箱，構(gòu)造如圖51-4 所示，是多個(gè)電阻串聯(lián)而成的，它通過(guò)轉(zhuǎn)柄來(lái)控制接入電所示，是多個(gè)電阻串聯(lián)而成的，它通過(guò)轉(zhuǎn)柄來(lái)控制接入電路的電阻，阻值總和等于轉(zhuǎn)柄指示頭所指的阻值之和路的電阻，阻值總和等于轉(zhuǎn)柄指示頭所指的阻值之和. .圖圖51-4電阻箱可以為實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可變的、讀數(shù)精確的電阻電阻箱可以為實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可變的、讀數(shù)精確的電阻. .

5、它和滑動(dòng)變阻器的主要區(qū)別是：電阻箱的阻值可以讀出，它和滑動(dòng)變阻器的主要區(qū)別是：電阻箱的阻值可以讀出，滑動(dòng)變阻器的阻值不能直接讀出；電阻箱的阻值變化是不連滑動(dòng)變阻器的阻值不能直接讀出；電阻箱的阻值變化是不連續(xù)的，滑動(dòng)變阻器的阻值可以連續(xù)變化續(xù)的，滑動(dòng)變阻器的阻值可以連續(xù)變化. .使用時(shí)的注意事項(xiàng)：使用時(shí)的注意事項(xiàng)：不要使通過(guò)電阻箱的電流超過(guò)其允許的最大電流；不要使通過(guò)電阻箱的電流超過(guò)其允許的最大電流；電阻箱使用阻值的讀數(shù)為每擋指示數(shù)字乘以相應(yīng)倍率電阻箱使用阻值的讀數(shù)為每擋指示數(shù)字乘以相應(yīng)倍率后相加的總和；后相加的總和；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變阻值時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變阻值時(shí)，不要使電阻箱上的阻值出現(xiàn)不要使電阻

6、箱上的阻值出現(xiàn)零歐姆，以免損壞其他儀表零歐姆，以免損壞其他儀表. .四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)定電流表的內(nèi)阻測(cè)定電流表的內(nèi)阻Rg. .按半偏法測(cè)按半偏法測(cè)Rg電路圖接好電路，電路圖接好電路，先合上先合上S1，調(diào)整，調(diào)整R的阻值使電流表的指針恰好指到滿刻度；的阻值使電流表的指針恰好指到滿刻度；再合上再合上S2，保持，保持R R的阻值不變，調(diào)整的阻值不變，調(diào)整R的阻值，使電流表的指的阻值，使電流表的指針正好指到滿刻度的一半，在滿足針正好指到滿刻度的一半，在滿足R100R時(shí)，時(shí)，Rg=R. .2.把電流表改裝為量程為把電流表改裝為量程為U的電壓表的電壓表. .計(jì)算出串聯(lián)分壓電計(jì)算出串聯(lián)分壓電阻，

7、在電阻箱上取阻值阻，在電阻箱上取阻值Rx后與電流表串聯(lián)后與電流表串聯(lián)起來(lái)，就組裝成量程為起來(lái)，就組裝成量程為U的電壓表了，把電流表的示數(shù)改成的電壓表了，把電流表的示數(shù)改成相應(yīng)的電壓表的示數(shù)相應(yīng)的電壓表的示數(shù). .3.將改裝成的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)將改裝成的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì). .按校對(duì)電路按校對(duì)電路xgggUR= (- 1)RI R連好電路，閉合連好電路，閉合S，改變，改變R2的滑片，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示的滑片，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)從零開(kāi)始每增加數(shù)從零開(kāi)始每增加0.5 V，讀一次改裝后的電壓表的示數(shù)，看，讀一次改裝后的電壓表的示數(shù)，看改裝后的電壓表示數(shù)是否正確，并把數(shù)據(jù)記入設(shè)計(jì)的表格中

8、改裝后的電壓表示數(shù)是否正確，并把數(shù)據(jù)記入設(shè)計(jì)的表格中.五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R R的阻值使電流表滿偏時(shí)，滑動(dòng)變阻的阻值使電流表滿偏時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值要比電流表的內(nèi)阻器的阻值要比電流表的內(nèi)阻rg大得多，一般要求大得多，一般要求R100rg. .2.閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱，調(diào)節(jié)電阻箱R時(shí)，應(yīng)保持時(shí)，應(yīng)保持R的阻值不變的阻值不變. .3.在閉合開(kāi)關(guān)在閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，必須先將滑動(dòng)變阻器時(shí)，必須先將滑動(dòng)變阻器R的阻值調(diào)到最的阻值調(diào)到最大；在閉合開(kāi)關(guān)大；在閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，可將電阻箱的阻值調(diào)為零時(shí)，可將電阻箱的阻值調(diào)為零. .六、誤差分析六、誤差分析

9、1.半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí)，認(rèn)為半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí)，認(rèn)為rg=R，事實(shí)上當(dāng)，事實(shí)上當(dāng)S2閉閉合后電路結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化，總電阻變小，故總電流增大，因合后電路結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化，總電阻變小，故總電流增大，因此系統(tǒng)誤差使得此系統(tǒng)誤差使得rg測(cè)測(cè)rg. .2.由于電阻箱接線柱上和箱內(nèi)電刷上的接觸電阻的影響，由于電阻箱接線柱上和箱內(nèi)電刷上的接觸電阻的影響，使分壓電阻偏大，故改裝表的示數(shù)比實(shí)際的偏小使分壓電阻偏大，故改裝表的示數(shù)比實(shí)際的偏小. .3.3.計(jì)算改裝后的電壓表滿偏刻度時(shí)的相對(duì)誤差公式為計(jì)算改裝后的電壓表滿偏刻度時(shí)的相對(duì)誤差公式為=，式中，式中U為改裝后電壓表的滿偏電壓，為改裝后電壓表的滿偏電壓，U標(biāo)標(biāo)為與為與U對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù). .如：對(duì)改裝后的電壓表在校準(zhǔn)過(guò)程中，讀得標(biāo)準(zhǔn)電壓表如：對(duì)改裝