电流表和电压表改装内阻应用

电表的原理、改装及应用知识要点梳理知识点一——电表的改装▲知识梳理1．电流表（表头）小量程的电流表G是我们常说的“表头”，电流表G的主要参数有三个：①电流表G的电阻，通常叫做电流表的内阻；②指针偏转到最大刻度时的电流，叫做电流表G的满偏电流，也叫电流表G的量程；③电流表G通过满偏电流时加在它两端的电压叫做满偏电压，也叫电压量程。

由欧姆定律可知，电流表G的满偏电流和满偏电压一般都比较小。

2．电压表的改装电流表G的电压量程，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示。

电压扩大量程的倍数由串联电路的特点得解得即电压扩大量程的倍数为n时，需要串联的分压电阻电压表的总电阻。

3．电流表的改装电流表G的量程为，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，因为并联电阻R可以起到分流作用，因此叫做分流电阻，已知电流表G满偏电流为，扩大量程的电流表满偏电流为I，如图所示。

扩大量程的倍数由并联电路的特点得所以即电流扩大量程的倍数为n时，需并联的分流电压为电流表的总电阻。

说明：①加在电压表两端的电压等于加在表头两端的电压和加在分压电阻两端的电压之和；通过电流表的电流和流过表头G的电流不一样。

②电压表的量程是指通过表头的电流达到时加在电压表两端的总电压U；电流表的量程是指通过表头的电流达到满偏时，通过表头和分流电阻的电流之和。

③由串联分压原理可知：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大，由并联分流原理可知，并联的分流电阻越小，电流表的量程越大。

④实际的电压表内阻不是“”，电流表内阻不是零，它们接入电路进行测量时必对原来的电路有影响。

这是今后我们要注意的，有时不考虑电表内阻对电路的影响，这是为了研究的方便，认为电压表的内阻是无限大，电流表的内阻为零，这时它们叫做理想电表，是理想化模型。

4．电表的校对按如图所示的电路对改装成的电表进行校对。

校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。

实验12.测电流表内阻及电表的改装实验题，是物理高考的一个方面军，约占高考试卷总分的17%；电学实验又是高考实验题的重点，占实验题分数的50%以上，因为一般两个实验题或力学、电学各一个，或电学、光学各一个；而在电学实验题中，大家对“电阻的测量”和“电源电动势与内电阻的测量”关注较多，而对“电表的改装”实验较少注意，本文来说说“电表的改装”实验题的方方面面。

“电表的改装”实验一般分三步：第一步：电流表（表头）内阻的测量，第二步：把电流表改装为安培表（扩大量程）或电压表，第三步：对改装好的电表进行校准。

一电表内阻的测量方法二电表的改装设微安表的量程为Ig ，内阻为Rg，改装后的量程为I，由图1，根据欧姆定律可得，RS =1nRg(1)设微安表的量程为Ig ，内阻为Rg，欲改装电压表的量程为U，由图2，根据欧姆定律可得，RH = （n-1）Rg（2）三对改装好的电表的校准改装后的电表必须经过校准方可使用。

改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。

高考中对电学实验通常考查：（1）原理的理解（包括原理图）（2）步骤的掌握（3）器材的选择（4）电路的连接（实物图）（5）误差的分析（显性或隐性）等四下面通过例题来说明。

例1．现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为Aμ50，内阻约为800～850Ω，把它改装成mA1、mA10的两量程电流表。

可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器2R，最大阻值Ωk100电阻箱R'，最大阻值Ω9999定值电阻R，阻值Ωk1；电池E1（1）（2）箱23有同学不理解，待测电流表G （表头）的满偏电流仅为A μ50，为什么要用大电动势的电池和大阻值的滑动变阻器呢？这要从半偏法测电流表的内阻的误差分析谈起。

因为第二步中认为电阻箱R 1分流一半，也就是认为第二步与第一步中干路电流相等。

怎么会相等呢？明明是总电阻发生了变化（并联了电阻箱R ’），这就要求并联了电阻箱R ’后对总电阻的影响可以忽略不计。

1R 2R 1S 2S G 电学实验：电表改装，电源电动势和内阻的测量，电阻的测量方法电表的改装: 微安表改装成各种表，关健在于原理(1)灵敏电流表（也叫灵敏电流计）：符号为G ，用来测量微弱电流，电压的有无和方向．其主要参数有三个： 首先要知：微安表的内阻R g 、满偏电流I g 、满偏电压U g 。

满偏电流I g 即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流,也叫灵敏电流表的电流量程．满偏电压U g 灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压．以上三个参数的关系U g = I g R g ．其中I g 和U g 均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压．采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。

(2) 半值分流法（也叫半偏法）测电流表的内阻，其原理是：当S 1闭合、S 2打开时：E R r I gg =+)(1 当S 2再闭合时：E U U R G =+2,E R R r I I r I g g g g g =⨯⋅++⋅12)221(21 联立以上两式，消去E 可得：211122R R r R r R I g g g ⋅++=+ 得：2121R R R R r g -= 可见：当R 1>>R 2时， 有：2R r g =(3)电流表：符号A ，用来测量电路中的电流，并联电阻分流原理．如图所示为电流表的内部电路图， 设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/I g ，由并联电路的特点得：g g g gg g g R 1-n 1R I -I I R )R I -I (R I ==⇒= (n 为量程的扩大倍数) 内阻g g A g RR R r R R n ==+,由这两式子可知，电流表量程越大，R g 越小，其内阻也越小.(4)电压表：符号V ，用来测量电路中两点之间的电压． 串联电阻分压原理 如图所示是电压表内部电路图． 设电压表的量程为U ，扩大量程的倍数为n=U/U g ，由串联电路的特点，得：g g g g g g g 1)R -(n 11u u R )u u -u (R R u -u R u =-==⇒= (n 为量程的扩大倍数)电压表内阻V g g r R R nR =+=,由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大．(5)改为欧姆表的原理 两表笔短接后,调节R o 使电表指针满偏，得 I g ＝E/(r+R g +R o ) 接入被测电阻R x 后通过电表的电流为 I x ＝E/(r+R g +R o +R x )＝E/(R 中+R x )由于I x 与R x 对应，因此可指示被测电阻大小(6) 非理想电表对电路的影响不能忽略，解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器. ①用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，由于电压表内阻不可能无限大， 因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值. ②用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流. 因此，电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值.测电动势和内阻(1)直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U 为电动势E ;U=E (2)通用方法：A V 法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；①单一组数据计算，误差较大②应该测出多组(u ，I)值，最后算出平均值③作图法处理数据，(u ，I)值列表，在u --I 图中描点，最后由u --I 图线求出较精确的E 和r 。

电流表、电压表的改装一、基础知识1、电压表电流表的改装（1）电流表G （表头）原理和主要参数电流表G （表头）指针的偏转角θ与电流强度I 成正比，故表的刻度是均匀的.电流表的主要参数：表头内阻R g ，满偏电流I g ，满偏电压U g 。

U g ＝I g R g . （2）改装成电压表方法：串联一个分压电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝gU U，则根据分压原理，需串联的电阻值R ＝gU U RR g ＝(n －1)R g ，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大. （3）改装成量程电流表方法：并联一个分流电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝gI I，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值R ＝RI I g R g ＝1g n R ，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小.二、练习1、关于电压表和电流表，下列说法中正确的是( ) A.理想的电压表和电流表的内阻不计，是因为它们都为零 B.理想的电压表和电流表的内阻不计，是因为它们都极大 C.理想的电压表内阻极大，电流表内阻为零D.在电路中，理想的电压表可视为短路，理想的电流表可视为开路 答案：C2、一电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻为200Ω。

要把它改装成一个量程为0.5A 的电流表，则应在电流表上（ ）A ．并联一个200Ω的电阻B ．并联一个Ω的电阻C ．串联一个Ω的电阻D ．串联一个200Ω的电阻分析：要使电流表量程变为0.5A ，则流过并联电阻的电流I=-0.001A=0.499A ； 并联部分的电压U=I gR=×200Ω=，则需要并联的电阻r=U/I==Ω故选B ．3、一电流表的满偏电流为I g =50μA ，内阻R g =2k Ω，给它并联一个Ω的电阻后，其量程将达到 A 。

答案：10A4、一个电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻R g =500，要把它改装成一个量程为10V 的电压表，则应在电流表上（ ）A ．串联一个10k Ω的电阻B ．并联一个10k Ω的电阻C ．串联一个Ω的电阻D ．并联一个Ω的电阻分析：把电流表改装成电压表，需要串联一个分压电阻，串联电阻阻值为：Ω； 故选：C ．5、将内阻分别为100Ω和80Ω，满偏电流相同的两电流表，通过串联不同的电阻改装成量程相同的电压表，两电压表内阻之比为 。

专题25 电流表和电压表的改装➢ 知识点剖析1.小量程的电流表G （表头）表头的三个主要参数①内阻R g ：小量程电流表G 的电阻；②满偏电流I g ：小量程电流表G 指针偏转到最大刻度时的电流； ③满偏电压U g ：小量程电流表G 通过满偏电流时，加在它两端的电压；根据部分电路欧姆定律可知，满偏电流I g 、内阻R g 、满偏电压U g 满足关系：U g =I g R g 注意：灵敏电流计的满偏电流I g 、满偏电压U g 一般比较小，若通过电流计的电流大于Ig ，电流表会被烧坏2.小量程电流表改装成电压表或大量程电流表（1）将满偏电压为U g 、内阻为R g 的小量程电流表改装成量程为U 的电压表，需要串联一个电阻。

（2）将满偏电流为I g 、内阻为R g 的小量程电流表改装成量程为I 的电流表，需要并联一个电阻。

（3）小量程电流表改装成电压表或大量程电流表的比较：改装成电压表改装成电流表内部电路作用 分压分流改装时需要串联或并联的电阻的阻值 ()g g U I R R =+ggUR R I =- ()'g g g I R I I R =-'g g g I R R I I =- 电表的总内阻V g R R R =+''g A gR R R R R =+注意：关于电表改装的几点说明1.电表改装实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻R g即可。

2.无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量U g、I g、R g是不变的。

3.改装后的电压表量程越大，则内阻越大；改装后的电流表量程越大，则内阻越小。

➢例题赏析1．如图所示是汽车油量表工作原理的示意图，图中油量表实质是一个电流表，当油量减少时电路中R接入电路的电阻______，油量表的示数______（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】变大变小【解析】[1][2]由图可知，当油量减少时，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻变大，根据UIR=可知，电路中的电流变小，即油量表的示数变小。

电学实验 用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻【实验目的】测定电池的电动势和内电阻 【实验原理】1．实验原理；根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：①如图1所示，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U ，I 值，由U ＝E －Ir 可得：211221I I U I U I E --=，2112I I U U r --=；1 2②为减小误差，至少测出6组U ，I 值，且变化范围要大些，然后在U －I 图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E 、r ，如图2所示。

2．实验器材：被测电池（干电池）；电流表；电压表；滑动变阻器；电键和导线等． 3．实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按图89－1示电路把器材连接好； （2）把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大；（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I 、U 值；（4）断开电键，整理好器材；（5）数据处理：用原理中方法计算或在U —I 图中找出E 、r ． 【注意事项】1．使用内阻大些（用过一段时间）的干电池，在实验中不要将I 调得过大，每次读完U 、I 读数立即断电，以免于电池在大电流放电时极化现象过重，E 、r 明显变化．2．在画U －I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差．3．干电池内阻较小时U 的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图89－3甲所示的状况，下部大面积空间得不到利 用，为此可使坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流．计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用IUr ∆∆=计算出电池的内阻r ．4．实验误差的来源与分析（1）每次读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化；（2）测量电路存在系统误差，I真＝I测十I v，末考虑伏特表分流．【典型例题】例1 现有一阻值为10．0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：（1）画出实验电路图．（2）简要写出完成接线实验步骤。