电流计改装成电流表和电压表的方法

考点39 电表改装原理

考情分析

内容 要求 要点解读

电表改装原理 本部分内容是对多用电表工作原理的解读，是高考热点。

考点解读

一、表头

常用的电压表和电流表都是由表头改装而成的，表头是一个小量程的电流表G。

1．表头内阻Rg：指电流表G的内阻，一般为几百欧到几千欧。

2．满偏电流Ig：指电流表G指针偏转到最大刻度时的电流（即电流表G所能测量的最大电流值），一般为几毫安到几十毫安。

3．满偏电压Ug：指电流表G通过满偏电流时它两端的电压，一般为几毫伏到几十毫伏。

由欧姆定律可知：Ug=IgRg。

二、电表的改装

改装成电压表 改装成电流表

内部电路

改装原理 串联分压 并联分流

改装后的量程 gg()UIRR ggRRIIR

量程扩大的倍数

gUnU

gInI

接入电阻的阻值 ggg(1)URRnRI gggg1IRRRIIn

改装后的总内阻 VggRRRnR ggAgRRRRRRn

校对电路 改装成的电压表

改装成的电流表

三、欧姆表的原理

1．构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红黑表笔组成。

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。

外部：接被测电阻Rx。

全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx。

2．工作原理：闭合电路的欧姆定律I=xgRrRRE。

3．刻度的标定：红黑表笔短接（被测电阻Rx=0）时，调节调零电阻R，使I=Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。

（1）当I=Ig时，Rx=0，在满偏电流Ig处标为“0”。（图甲）

（2）当I=0时，Rx→∞，在I=0处标为“∞”。（图乙）

（3）当I=2gI时，Rx=Rg+R+r，此电阻是欧姆表的内阻，也叫中值电阻。

重点考向

考向一 改装成电流表

典例引领

（2020·北京人大附中高一期末）如图所示，电流计的内阻Rg=98Ω，满偏电流Ig=1mA，R1=902Ω，R2=2Ω，

电流表改装成电压表

1．实验目的

加深对电压表构造的理解，学会把电流表改装成电压表的方法。

2．实验原理

电流表G（表头），由欧姆定律满偏电压Ug=IgRg，如图所示。

电流表的满偏电流Ig满偏电压Ug一般都很小，测量较大电压时，要串联一个电阻， UAB=I（Rg+R），即UAB∝I，（至于电表刻度盘，只需要把原来的电流表刻度盘的每一刻度数值扩大为原来的（Rg+R）倍，即得到改装后电压表的表盘。）

3．实验器材

电流表、电阻箱、电源、电键2个，滑动变阻器两个（总阻值一个很大或换做电位器，另一个很小），标准电压表，开关导线。

4．实验步骤

⑴用半偏法测电阻

①按图方式连结电路②先将变阻器R1触头位置移至最右端，使其连入电路的电阻最大，然后闭合电键S1断开S2，移动触头位置，使电流表指针指在满偏刻度处，再闭合S2，改变电阻箱R2阻值，使电流表指针在21Ig刻度处，记下此时电阻箱的阻值R/，则Rg =R/。

⑵改装电流表为电压表

①计算分压电阻R的值：将量程U量，满偏电流Ig，电流表内阻Rg代入Ug=Ig（Rg+R）即可求出电阻R的值。②将分压电阻R与电流表串联，引出二个接线柱，并将电流表刻度盘改为电压表刻度盘。

⑶校对电压表

①按图所示电路连接。②先将触头移动到最左端，然后闭合电键，移动触头位置，使改装后电压表的示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表和标准电压表示数，并计算中心满刻度时的百分数误差=%100准准量UUU。

5．注意事项

⑴半偏法测电流表电阻时，应选择阻值R远大于电流表内阻的变阻器。

⑵闭合电键前应检查变阻器触头位置是否正确。

⑶校对改装后电压表时，应采用分压式电路，且变阻器阻值应较小。

6．误差分析

利用半偏法测电阻Rg时，由于闭合电键S2后，电路的总阻减小，使干路电流大于电流表的满偏电流Ig，故当电流表半偏时，流过电阻箱的电流大于21Ig，此时，电阻箱阻值小于Rg，故Rg测

1 拾躲市安息阳光实验学校实验十三 把电流表改装为电压表

考纲解读1.掌握电流表的三个参数，学会用“半偏法”测量电流表的内阻.2.学会把电流表改装为电压表．

基本实验要求

1．实验目的

(1)了解电流表构造，明确满偏电流Ig，表头内阻Rg，满偏电压Ug的意义．

(2)进一步理解串联的分压作用．

(3)掌握把电流表改装为电压表的方法．

(4)理解半偏法测电阻的原理．

2．实验器材

电流表、电阻箱、开关、电池组、滑动变阻器(大阻值)、电压表、导线．

3．实验步骤

(1)半偏法测电流表内阻

①按照实验原理图甲所示的电路图连接成实验电路，开关S1、S2都处于断开状态，使滑动变阻器在电路中的阻值最大．

②闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的指针满偏． ③闭合开关S2，调节电阻箱R′使电流表示数从满偏电流Ig减小到半偏电流12Ig，读出此时电阻箱的阻值R′，就是电流表的内阻rg.

④断开电键．

(2)改装电压表

①计算出电流表改装成电压表需要串联的电阻值R1＝UIg－rg.

②将电阻箱R′的阻值调到R1，与电流表串联构成量程为U的电压表．

规律方法总结

1．“半偏法”测电流表的内阻

电路图如实验原理图甲所示，合上S1，调整滑动变阻器，使电流表恰好满偏；再闭合S2，调整R′，使电流表恰好半偏．当R≫R′时，rg＝R′.

2．电流表改装为电压表，根据串联电阻分压的原理可知，把电流表串联一个电阻R组成电压表，二者承受的最大电压(改装后量程)U＝Ig(rg＋R)，或U＝Ug＋IgR.其阻值为：R0＝U－UgIg.其原理如实验原理图乙所示．

3．校表

(1)按如实验原理图丙所示的电路图连接电路，与电压表进行核对．

改变滑动变阻器的滑片位置，使○V的示数分别为0、U4、U2、3U4、U，并核对 2 改装的电压表的示数是否正确．

(2)R表＝nrg，其中n为UUg＝UIgrg，所以nrg＝UIg＝R表．

4．误差分析

有关电流表和电压表的改装

二. 知识要点：

（一）电流表和电压表的改装

1. 电流表以及其参数

（1）我们通常所说的电流表是指灵敏电流计，由于其量程太小，一般情况下不能直接测量电流，而是用于检测有无电流和电流的方向，或作为改装量程较大的电流表和电压表的表头使用。

（2）主要参数：电流表的内阻；指针偏转到最大刻度时的电流叫作满偏电流，又叫做电流表的量程；指针偏转到最大刻度时，电流表两端的电压叫做满偏电压。由欧姆定律可得。

2. 电压表的改装

（1）电压表的改装原理 将电流表的示数根据欧姆定律转化为电压值，可以直接测量电压，由于量程太小，无法直接测量较大的电压，如果给小量程的电流表串联一个分压电阻，就可以测量较大的电压，因此电流表串联一个分压电阻后就成为电压表。

图1

（2）分压电阻的计算 根据串联电路的分压原理有： 解得分压电阻： 若表示量程的扩大倍数（即） 则 3. 电流表改装

（1）电流表的改装原理

小量程的电流表测量范围较小，直接串联在电路中有可能烧坏电流表，因此需要并联一个分流电阻，就可以测量较大的电流，即扩大了电流表的量程。

（2）分流电阻的计算 根据并联分流的原理有： 解得应并联的分流电阻： 若用表示量程的扩大倍数（即） 则 改装成的电流表的内阻为

可见电流表的内阻很小，对于理想的电流表，其内阻可以忽略不计，串联在电路中可以看作短路。

[例1] 将量程为3.0V，内阻为的电压表改装成量程为30V的电压表，应 联 的电阻。 分析与解答：原来的电压表，内阻为，改装后的量程为30V。需串联的电阻R，扩大倍数，所以

。

[例2] 一个电流表的内阻为，最大量程为10A，刻度盘分为100个刻度，现将其量程扩大为100A，需要 联一个 的电阻，此时刻度盘的每个刻度表示 A，新的电流表的内阻为 。

分析与解答：电流表的量程扩大，需并联一个分流电阻，原来电流表的最大量程为10A，刻度数为，改装后的量程为100A，根据欧姆定律得：