把电流表改装成电压表试验误差分析说课材料

电表改装实验报告误差分析电表误差改装实验报告电表改装误差来源分析物理电表改装实验报告篇一:电表改装实验报告篇二:电表的改装与校正实验报告实验四电表的改装和校准实验目的1(掌握电表扩大量程的原理和方法; 2(能够对电表进行改装和校正; 3(理解电表准确度等级的含义。

实验仪器:微安表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源，毫安表，伏特表，开关等。

实验原理:常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同部分，即表头。

表头通常是磁电式微安表。

根据分流和分压原理，将表头并联或串联适当阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流1表或电压表。

一将微安表改装成电流表微安表的量程Ig很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程。

扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流电阻RS。

如图1 所示，这样就使大部分被测电流从分流电阻上流过，而通过微安表的电流不超过原来的量程。

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，(I - Ig)RS= IgRg RS=设n = I /Ig, 则RS=Rgn-1IgRgI-Ig(1)由上式可见，要想将微安表的量程扩大原来量程的n倍，那么只须在表头上并联一个分流电阻，其电阻值为RS=Rgn-1。

图1 图2二将微安表改装成电压表我们知道，微安表虽然可以测量电压，但是它的量程为IgRg，是很低的。

在实际应用中，为了能测量较高的电压，2在微安表上串联一个附加电阻RH，如图2所示，这样就可使大部分电压降在串联附加电阻上，而微安表上的电压降很小，仍不超过原来的电压量程IgRg。

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，Ig(Rg+ RH)=U RH =三改装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。

首先调好表头的机械零点，再把待校的电流表(电压表)与标准表接入图3(或图4)中。

《电流计改装为电压表和电流表》学情分析方案
从学生已有知识来看：电表的改装建立在欧姆定律和串、并联电路基础上,
学生在初中已初步学习过，高二也做过系统的讲解分析。

因此学生已有足够的理学情分析论基础，但对串联分压、并联分流的理论知识并没有强化过，对其应用就显得困实践方案难了，需要加以指导激活。

从学生认知特点来看：高二学生经过高中一年多的抽象思维训练，已经能够
进行初步的深层次思考，尤其是理科班的学生，也不再是满足于简单的听懂，则
更希望通过自己的思考获得知识，提升思维。

通过适当的思路引导，学生可以实现自主推导设计电表改装，并分析电表
应用带来的问题。

这也是本节课的关键所在。

自评等级0优秀口合格口不合格。

实验：把电流表改装为电压表一、知识要点归纳1.实验目的及原理(1)实验目的：把电流表改装为电压表(2)实验原理：常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。

常用的电流表的主要部件是 一块永久性的磁铁和一个能在永久磁铁的磁场中转动的线圈，当线圈中有电流通过时，线圈 在磁场力的作用下带着指针一起偏转。

线圈是由很细的导线绕成的，它的电阻R 就是电流 g 表的电阻，一般为几百到几千欧。

这个线圈允许通过的最大电流1g 叫做满偏电流，这是因 为电流表通过的电流为I g 时它的指针偏转到最大刻度处，电流如果超过I g ，不但指针指示不 出数值，电流表还可能烧毁。

通过电流表的电流越大，电流表指针的偏角就越大。

根据欧姆定律可以知道，加在电流 表两端的电压越大，指针的偏角也越大。

如果在刻度盘上直接标出电压值，就可以用它来测 量电压。

但是，因为R g I g 一般很小，不能直接用电流表测量较大的电压。

如果被测电压大 于R g I g ，通过电流表的电流将超过I g 而把电流表烧毁。

如果给电流表串联一个分压电阻，分担一部分电压，就可以用来测量较大的电压了。

加了分压电阻并在刻度盘上标出电压值，就把电流表改装成了的电压表。

如图5—1所示。

二、思维能力拓展2.实验步骤:(1)测量1。

改装成电流表需要知道三个数据｛、U g 、r g , I g 可以直接从表上读出,r g 可以由实验的方法测出，匕可以由U g 文算出。

用如图5—2所示的电路图测出电流表的内阻r g ,图中的R 用电位器，R /用电阻箱。

合上开关S 1,］调整R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度，再合上开关S 2,调整R /的阻值，使视力表指针偏转的角度是满偏的一半。

当R 比R /大的多时，可以认为r g =R /。

(2)改装成为电压表。

测出r g 之后，算出电流表的满偏电压U g , 然后算出把改装成为2V 的电压表时应该串联多大的电阻Rj 在电阻 箱上取好阻值R 『把电流表跟电阻箱串联起来，就改装成一个量程是2V 的电压表了。

把电流表改装为电压表一、实验预习1．工厂在生产小量程电流表的时候，有2个基本的数据，1个是电流表的满偏电流，符号是；另1个是电流表的内阻，符号是．2．有一只电流表，满偏电流为200μA，表面刻度如图所示，用它来测量电流强度，能测量的最大电流是μA，最小分度是μA．如果该电流表的内阻是500Ω，将它当作一只电压表来测量电压，能测量的最大电压是V，如果把它作为电压表使用，请在图中标上电压的刻度值．最小分度是V．3．要将上题的电流表改装成量程为2 V的电压表，应联一只电阻，该电阻起到分作用，在电流表指针满偏时，通过该电阻的电流是μA，要求该电阻应降落V的电压，那么，这个电阻的阻值应是Ω．如果将该电流表和这个电阻看成一只电压表，请在图中标上电压的刻度值．最小分度是V．（由于电流表拆开有一定的麻烦，应熟悉将电流表改装为电压表时表面刻度规律，有利于读数．）将电流表改装为电压表，通过电流表的满偏电流有没有增大？答：．4．在如图所示的电路中，电压U=3V不变，R1=15kΩ，R2=R3=500Ω，当S断开时，流过R1的电流为，流过R2的电流为，当S闭合时，流过R1的电流为，流过R2的电流为，由此可以认为，不管S断开或闭合，干路上的电流基本上．5．为了描述实验的准确度，经常要进行误差计算，误差计算有两种方法：绝对误差：测量值与真实值之差的绝对值．相对误差（也叫做百分误差）：绝对误差除以真实值再乘100%有一个长为1.000m的物体，甲同学用刻度尺测量的结果是0.990m，则这个同学测量的绝对误差是，相对误差是．有一个长为5.00cm的物体，乙同学用刻度尺测量的结果是 4.90cm ，则这个同学测量的绝对误差是，相对误差是．二、实验报告日期：年月日实验小组成员：【实验目的】把小量程电流表改装成电压表，学会用半满偏法测定电流表的电阻．【实验原理】小量程电流表满偏电流一般只有几百μA至几mA，允许降落的电压也很小，要将它改装成电压表，可以串联一只分压电阻，使该电阻降落大部分电压，将电流表和电阻看成一个整体，由于电流表的电流强度与电流表和串联的电阻两端的总电压有对应关系，因此可以把电流表和串联的电阻看成一只用来测量电压的电压表．本实验需要知道电流表的电阻，用半满偏法可以方便而且比较准确地测定电流表的电阻．电路如“测电流表的内阻的电路图”所示，断开开关S2，闭合开关S1，调节电位器R1，使电流表指针达到满偏位置，保持电位器R1阻值不变，闭合开关S2，由于电位器R1的电阻一般比电阻箱R2的电阻大得多，闭合开关S2后对干路上的电流影响不大，可以认为几乎不变，调整电阻箱R2的电阻，直至电流表指针偏转到满刻度的一半，另一半电流经过电阻箱R2，也就是通过电流表和电阻箱的电流相等，由于电流表和电阻箱是并联关系，所以电流表的电阻就等于电阻箱的阻值．【实验器材】电源（），电位器（kΩ），电阻箱（最大值Ω、最小改变值Ω），电流表（型号：、满偏电流μA），开关2只，标准电压表1只，滑动变阻器（最大电流A、最大电阻Ω），导线若干．【实验电路】测电流表内阻的电路图实物接线图改装后电压表的校验电路图实物接线图【实验步骤】（一）测量电流表的内阻r g1．观察电流表的满偏电流值或者查阅电流表的说明书，满偏电流I g= μA．2．按测量电流表内阻的电路图进行接线（注意：电位器应处于电阻最大值的状态）．3．断开开关S2，闭合开关S1，调节电位器R1，使电流表指针达到满偏位置（注意：不要使通过电流表的电流超过它的满偏电流）．4．保持电位器R1阻值不变，闭合开关S2，调整电阻箱R2的电阻，直至电流表指针偏转到满刻度的一半．读出电阻箱的阻值，可得电流表的内阻r g= Ω．（二）将电流表改装为电压表5．将该电流表改装为量程为2V的电压表，由于在该电流表上最大只允许加V 的电压，要在电流表上串联1个分压电阻，使电流表指针满偏时分压电阻降落V的电压，计算可得该分压电阻的阻值为Ω．6．在电阻箱上取好步骤5计算出来的电阻值，把电流表和电阻箱串联起来，共同构成了1个量程为2V的电压表．7．对电流表上的刻度进行处理．熟悉改装成的电压表的表面刻度．（三）用改装成的电压表进行实验8．用改装成的电压表测量1节干电池两极间的电压，结果是．（四）校验改装成的电压表9．按改装后电压表的校验电路图进行接线，将实验室提供的电压表当作标准电压表．10．改变滑动变阻器R1的滑片位置，使标准电压表的示数分别为0.5V、1 V、1.5 V、2 V，读出并记录改装后的电压表的读数，分别为V、V、V、V．11．计算改装后的电压表满刻度时的百分误差，结果是．【实验体会】【误差分析】造成改装后的电压表满刻度时百分误差的原因有：本实验的系统误差主要是在测量电流表的内阻时产生，这种方法的测量结果与真实值相比较，你认为是偏大还是偏小？本实验的偶然误差有哪些？三、实验讨论1．在测定电流表内阻的实验中，将电位器和电阻箱的接线位置对调，能否完成实验？2．在测定电流表内阻的实验中，电位器的有效阻值大约是多少？3．如果条件允许的话，在本实验中，改用电动势大一些的电源，能否提高实验的准确度？4．为了测量电流表的内阻，某同学调整电阻箱时，电流表指针不是半满偏，而是指在1/4满偏的位置，读出此时电阻箱的电阻为R，能否计算电流表的内阻？5．在校验改装成的电压表的实验时，有同学设计了如图所示的电路，你认为该电路合理吗？6．在校验改装成的电压表的实验时，如果发现改装电压表的读数比标准电压表的读数大，比较简单的修正方式是调整电阻箱的电阻，如何调整电阻箱的阻值？。

电表改装实验的误差分析、原理及实验改进摘要：众所周知，电表的改装实验是高中电学的重要知识点之一，为了更加清晰的了解认识实验中所涉及的有关知识点，我们深入地剖析了该实验。

关键词：电表改装，半偏法，惠斯通电桥1前言在高中物理中，学生需要灵活运用串并联电路知识，将小量程电流表改装为大量程电压表和电流表，并分析修改后的测量误差。

误差分析深层次地考查学生对知识的理解，是难点，也是最困扰师生的地方。

下面我们就对改装过程中出现的各种误差一一进行分析，更加认识实验中的有关知识点，深入剖析实验，对一些似是而非的思路进行辨析。

2电表原理我们在高中阶段所做的实验一般使用的都是电磁式电流表，其内部结构如图1.11.1当有电流通过线圈时，线圈在永磁体产生的磁场中受安培力影响，旋转带动指针偏转，当达到一定角度时，电磁力与螺旋弹簧的弹力平衡，不再偏转。

电流越大，电磁力越大，则偏转角越大。

通过调整刻度，即可表示电流大小。

3实验部分由上面我们所得到的灵敏电表，再加上电阻我们可以得到电流表和电压表，具体如下：3.1电流表改装（1）为了得到更大量程电表，我们给表头并联一个小电阻，使得电路总电阻减少。

（2）电流表改装原理电路图如下图2.1.2图2.1.2方框内即为电流表内部基本结构，通过并联一个小电阻，电表测量范围由原来的变为。

欲将电流的量程扩大为原来的 n 倍，需要并联一个较小的分流电阻，满偏时分流数值，分流电阻满足方程，即，安培表的内阻。

改装之后的表盘刻度要重新更换，应将原来的电流刻度盘数值相应的扩大为原来的n倍。

3.2电压表改装（1）为了得到电压表，我们给表头串联一个小电阻，使得电路总电阻增大。

（2）电压表改装原理电路图如下图2.2.1图2.2.1将电压的量程扩大为原来的 n倍，需要串联一个较大的分压电阻，满偏时分压数值为，分压电阻满足方程，即．伏特表的内阻 .改装后的伏特表刻度盘也要重新更换，应将表头原来的电压刻度值相应的扩大为原来的 n倍．3.3半偏法测电阻上述的方法中，我们不难发现，为了得到我们想要的电表，我们首先需要知道表头的电阻。

把电流表改装成电压表试验误差分析问题：把电流表改装成电压表后，用改装的电压表测量导体两端的电压，测量值是准确的吗？如不准确，测量值是偏大还是偏小？要想弄清上面的问题，必须把电流表改装成电压表的过程搞清。

1、用“半偏法”测量电流表内阻g r⑴用“半偏法”测量电流表内阻g r 的原理：如图1所示，使电流表G 指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律可得：()g E I R r r =++……①（r 为电源内阻）。

再合上开关2S ，调节电阻箱/R ，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，这时有：//()g g R r E I R r R r =+++……②，同时有：/11()22g g g I r I I R =-……③，解以上三个方程可得：//g R r r R R r R +=+-，分析上式可知：当R r +﹥﹥/R 时，/g r R =，即电流表的内阻等于此时电阻箱的电阻值。

⑵用“半偏法”测量电流表内阻g r 的步骤：①按图1所示的电路图连接器材，R 是滑动变阻器，/R 是电阻箱，滑动变阻器应先调节阻值最大；②闭合1S ，断开2S ，调节R ，使电流表G 满偏；③闭合2S ，调节电阻箱/R ，使电流表G 半偏；④从电阻箱上读出数据/R ，则/g r R =。

2、把电流表改装成电压表电流表的满偏电流为g I ，内阻为g r ，根据部分电路欧姆定律，满偏电压g g g U I r =，将电流表的表盘刻度改为相应的标度，则电流表就变为一个可以直接读出电压数值的电压表，由于电流表的满偏电压很小，所以这样改成的电压表的测量范围不大。

如果要扩大它的测量范围（即量程），可以在电流表上串联一个分压电阻方法来实现。

如图2所示，设改装好的电压表量程为U ，与电流表串联的电阻为0R ，则()g g U I r R =+，解之可得：0g g U R r I =-，即给电流表串联一个阻值为0g gU R r I =-的电阻，就可以将电流表改装成量程为U 的电压表。

实验十二：把电流表改装成电压表【实验目的】1．将电流表改装为电压表2．用半偏法测电流表内阻【实验原理】（1）半偏法测电流表内阻我们用图可以测电流表的内阻r g 。

图中的R 为 ，R ′用 。

（2）设电流表的满偏电压为U g ，内阻为r g ，则要将电流表改装成量程为U 的电压表，则电阻R = 。

在方框中画出实验电路图（写推导过程）【实验器材】电流表，学生电源（10V ），电键，导线若干，电压表（用于校准） 还需要【实验内容】一．半偏法测电流表内阻1．按图连接电路，电键S 1闭合前，R 接入电路阻值最大2．闭合S 1，调整R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度（注意量程）3．合上开关S 2，调整R ′的阻值，使电流表指针偏转到正好是满偏刻度的一半，记下此时的R ′4．当R 比R ′大很多时，可以认为r g =R ′电流表内阻r g =二．将电流表改装成电压表1．改装成量程为U=2V ，则需要 联的电阻R =2．连接电路：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。

3．校对电压表①按如右图所示的电路连线。

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，每移动一次记下改装的电压表和标准电压表示数，并计算满刻度时的百分误差：百分误差=100"⨯-UU U ℅将数据填入下列表格中。

【注意事项】1．半偏法测电阻时，滑动变阻器的阻值R 1应远大于电流表内阻。

2．闭合电键前应检查变阻器触头位置是否正确，应使回路电流最小。

3．校对改装后电压表时，应采用分压式电路，变阻器阻值应较小，使改装电压表的示G数从零开始增加。

【问题与讨论】1．半偏法测电阻时，为什么当R比R′大很多时，可以认为r g=R′？2．试分析本实验中采取的“半偏法”测电流表内阻的系统误差。

3．如何将满偏电压为U g，内阻为R V的电压表改装成量程为I的电流表？【巩固练习】1．有一量程为0.6A的电流表，其刻度盘如右图13-3所示，A 今在此电流表的两端并联一电阻，其阻值等于该电流表内阻的1/2，使之成为一个新的电流表，则此时刻度盘上的每一个小格表示A。

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I g 和R g ，其额定电压为U g ＝I g R g ，由于I g 很小(几百微安～几十毫安)，Ug 通常为几百欧姆，故U g 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R g 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箱R '未接人电路时，调节R 的大小，使电流表G 满偏，闭合S 2后，R 大小不变，改变电阻箱R '的阻值，使电流表半偏．由于R g 很小，则R 的值很大，在开关S 2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I g 也不变，当电流表G 的指针半偏时，流过电阻箱R '的电流与通过电流表的电流相等，则R '＝R ．注意：滑动变阻器的阻值很大，而且在闭合电键S 1应将其阻值调到最大；实验中电阻箱R '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S 2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 >>R '。

3、实验器材电流表(表头)、电位器(4.7k Ω)、变阻器(0～50Ω)、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R g先按如图2所示电路图连接电路，断开S 2，接通S l ，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S 2，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R g 。

“把电流表改装为电压表”的系统误差分析王作凯 湖南省临澧县第一中学（415200）高二物理学生实验“把电流表改装为电压表”,教材上是分三步来完成的：第一步，用电位器R 、电阻箱'R 照图一所示的电路测定电流表G 的内阻gr ；第二步，算出把电流表G 改装为量程是2V 的电压表时应该串联的电阻R 1的值；第三步，把改装的电压表跟标准电压表V 进行核对，实验电路如图二。

在进行核对时改装的电压表与标准电压比示数是大还是小？即由方法上产生的系统误差是正还是负？为了说清这个问题还得追根求源从头说起。

为使问题简化在以下的分析中均假定电源电动势恒定，并略去电源内阻。

1. 产生误差的原因在测量电流表内阻时，如图一。

实验中我们先合S 1而不合S 2,调整电位器R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度gI ，此时流过电阻R 的电流为gI ，再合上S 2，调整电阻箱的阻值（此时不再调R ），使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半及12gI 。

此时ER图 一ES 1S 2R 'R图 二ER 2R 1S实际流过干路R 的总电流11()1222g gg g g gg Rg gE I r I r R I r r II I RRR-+-===+。

由此式可以看出由于电路中总电阻的变化，干路中的总电流不再等于原来的电流I g ，而我们的实验中认为干路中的总电流是不变的，这是系统误差产生的根本原因。

此时流过'R电流'11112222gg R g g g g g R r r RI I I I I I I R R+=-=+-=。

由并联电路分流原理知''12g R gI r RI =，所以'1g g g gRr r Rr R r R==++，显然有'gRr ，若认为'grR=，则相对误差为2'g g g g g g g gg ggggRr Rr r Rr r r R R r R r r r r r R r +---++===+，由此结果可以看出，当gR r时，如100gR r ≥，由此产生的系统误差将小于1℅。

将电流表改装为电压表实验的误差分析高中物理教材的将电流表改装为电压表的实验，是有效地考查了学生理论联系实际，灵活应用串并联知识的能力的问题。

小量程电流表可以改装成电压表、电流表、欧姆表。

但各种参考书对改装后测量误差分析，答案混乱。

先看看题目：例1：在用图示电路所示“半偏法”测得的电流表的内阻比其实际值，这一因素使得改装成的电压表的刻度有误差，用它来测定电压时，其示数比改装表两端的实际值(填“偏大”、“偏小”或“相同”）。

本题在“中学第二教材（北京教育出版社）”、“新教材全解（陕西人民教育出版社）”二本参考书中作为例题给出答案相同。

理由如下：在用“半偏法”测电流表内阻的实验时，先闭合电键S1，调节变阻器R1使电流表达满偏电流Ig。

保持R1不变，再闭合电键S2，调节电阻箱R2使电流表“半偏”，我们认为此时通过电阻箱R2的电流和通过电流表G的电流相等，都等于Ig/2，所以把此时电阻箱R2的阻值当作电流表G的测量值Rg测。

事实是当保持电阻R1不变，再闭合电键S2时相当于给电流表G并联了一个电阻R2，使电源供给的外电路的总电阻减小，而电源电动势是不变的。

由闭合电路欧姆定律可知，此时电路中的总电流为：此时比闭合电键S2之前电路中的总电流要大。

所以当闭合电键S2后，调节R2使通过电流表G的电流减为Ig/2后，实际通过电阻箱R2的电流大于Ig/2，也即此时电阻箱R2的阻值小于电流表的内阻Rg，因此用“半偏法”测得的电流表的内阻是小于它的实际值的。

用偏小的内阻值去计算它改装成电压表应串联的分压电阻值当然也是偏小的，这就导致改装后的电压表的实际内阻值小于它应该具有的标准值。

用这样的改装表去测一段电路两端的电压，通过它的实际电流就大于它本应通过的标准电流，所以它的示数比加在它两端电压的实际值是偏大的。

但是本题第二空格在其它很多书则给出的答案是“偏小”。

分析如下：本实验半偏法测出内阻偏小，再由此推算出被串电阻值，因此有一定规律可循，是个系统误差。