电表、电表的改装、欧姆表使用、半偏法

电表的改装与校准班级：2011级物理四班姓名：何小东学号：201172010442摘要：本实验用半偏法与替代法对微安表内阻进行测量，将100微安500微安的微安表分别改装成量程为15毫安30毫安电流表与1.5伏3伏7.5 伏电压表。

分别用标准表测量法与电势差计测量法对改装表进行校准。

电位差计不需要从待测电路中取出电流，不会干扰到待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量。

由于在结构上采用了高精密度的电阻元件、标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。

由于学生式电位差计准确度等级为0.1级,而通常所用的电流表只有0.5级,从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表。

此实验是一个简单的设计性实验，也是电位差计应用实验。

重点要求学生能根据实验原理和实验环境设计出校准电流表的电路；并学习写出描述实验方案的论证、电路设计、操作步骤、数据处理、校准结论等内容的设计性报告。

An abstract ofPotential difference meter does not need to be tested out from the current in the circuit, does not interfere with the tested circuit working state, so it can be for precision measurement. Because the structure of the high precision resistor, standard cell and sensitive galvanometer, the measurement results with high accuracy. Because the student type potential difference meter accuracy grade was 0.1, and the current table has only 0.5 levels, from the accuracy is entirely possible to calibrate the meter with potential difference meter.This experiment is a simple experimental design, is also a potential difference meter application experiment. Key requirements students can according to the experimental principle and experimental environment design circuit calibration current meter; design report and learning to write a description of the experimental scheme is demonstrated, circuit design, operation procedures, data processing, calibration results etc..实验仪器：直流稳压电源微安表表头一个滑线变阻器一个电阻箱两个标准电流表一块标准电压表一块单刀双掷开关一个导线若干箱式电势差计一台引言：本实验的目的是掌握将电流计改装成较大量程的电流表与电压表的方法与原理并学会用标准表与箱式电势差计校准改装表的方法。

高考物理电表改装（测内阻）的实验
电表改装（测内阻）实验注意（1）半偏法测电流表内阻时，应满足电位器阻值远远大于待测表内阻（倍左右）的条件。

（2）选用电动势高的电源有助于减少误差（3）半偏法测得的内阻值偏小（读数时干路电流大于满度电流，通过电阻箱的电流大于半偏电流，由分流规律可得）（4）改装后电表的偏转仍与总电流或总电压成正比，刻度或读数可由此来定且刻度线应均匀。

（5）校准电路一般采用分压器接法（6）绝对误差与相对（百分）误差相比，后者更能反应实验精确程度。

2024年高考一轮复习100考点100讲第11章 恒定电流第11.9讲 电表内阻的测量和改装【知识点精讲】一、半偏法测量电表内阻 1．半偏法测电流表内阻 (1)实验电路图，如图所示。

(2)实验步骤。

①按如图所示的电路图连接实验电路；②断开S 2，闭合S 1，调节R 1，使电流表读数等于其量程I m ；③保持R 1不变，闭合S 2，调节R 2，使电流表读数等于12 I m ，然后读出R 2的值，则R A ＝R 2。

(3)实验条件：R 1≫R A 。

(4)测量结果：R A 测＝R 2<R A 。

(5)误差分析：当闭合S 2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R 2的电流比电流表所在支路的电流大，R 2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R 2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。

2．半偏法测电压表内阻 (1)实验电路图，如图所示。

(2)实验步骤①按如图所示的电路图连接实验电路；②将R 2的值调为零，闭合S ，调节R 1的滑片，使电压表读数等于其量程U m ；③保持R 1的滑片不动，调节R 2，使电压表读数等于12U m ，然后读出R 2的值，则R V ＝R 2。

(3)实验条件：R1≪R V。

(4)测量结果：R V测＝R2>R V。

(5)误差分析：当R2的值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于12U m时，R2两端的电压将大于12U m，使R2>R V，从而造成R V的测量值偏大。

显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。

二、电表改装1.电压表、电流表的改装改装为大量程电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U＝I g R＋I g R g，所以R＝UI g－R gI g R g＝(I－I g)R，所以R＝I g R gI－I g改装后的电表内阻R V＝R＋R g>R g R A＝RR gR＋R g<R g(1)无论是将表头改装成电压表还是电流表，都没有改变表头的参数，即表头的满偏电压U g、满偏电流I g都不发生变化，只是由分压或者分流电阻R承担了部分电压或电流。

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 。

16．电表改装及半偏法一、多用电表的原理1．表头改装成电压表 2．表头改装成电流表 3．表头改装成欧姆表例1．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。

(1)已知表头G 满偏电流为100 μA ，表头上标记的内阻值为900 Ω。

R 1、R 2和R 3是定值电阻。

利用R 1和表头构成1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。

若使用a 、b 两个接线柱，电压表的量程为1 V ；若使用a 、c 两个接线柱，电压表的量程为3 V 。

则根据题给条件，定值电阻的阻值应为R 1=_______Ω，R 2=_______Ω，R 3=_______Ω。

(2)用量程为3 V ，内阻为2 500 Ω的标准电压表对改装表3 V 挡的不同刻度进行校准。

所用电池的电动势E 为5 V ；滑动变阻器R 有两种规格，最大阻值分别为50 Ω和5 k Ω。

为方便实验中调节电压，图中R 应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器。

(3)校准时，在闭合开关S 前，滑动变阻器的滑动端P 应靠近_______（填“M ”或“N ”）端。

(4)若由于表头G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G 内阻的真实值_______（填“大于”或“小于”）900 Ω。

2．多用电表测量原理例2．如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。

电流表满偏电流0.5mA 、内阻10Ω；电池电动势1.5V 、内阻1Ω；变阻器0R 阻值0-5000Ω。

(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V 刻度的，当电池的电动势下降到1.45V 、内阻增大到4Ω时仍可调零。

调零后0R 阻值将变_________（选填“大”或“小”）；若测得某电阻阻值为300Ω，则这个电阻的真实值是________Ω。

(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5V ，内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果___________（选填“偏大”或“偏小”或“准确”）。

电表、电表的改装、欧姆表使用、半偏法1.灵敏电流表G （1）三个主要参数①内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。

②满偏电流Ig:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。

③满偏电压Ug:电流表通过Ig 时两端的电压，大约零点几伏。

&（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知Ug=IgRg注意：电表就是电阻。

2.电压表（1）电压表的改装电流表G 的电压量程Ug=IgRg ，当改装成量程为U 的电压表时，应串联一个电阻R 分去多余的电压U-Ug ，电阻R 叫分压电阻。

（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R 3.电流表的改装电流表G 的电压量程Ug=IgRg ，当改装成量程为I 的电流表时，应并联一个电阻R 分去多余的电流I-Ig ，电阻R 叫分流电阻。

.（2）电流表的内阻：R A =Rg ×R/(R+Rg) 4.电流表改装成欧姆表(1),原理：闭合电路的欧姆定律(2),如图1所示，当红、黑表笔短接时，调节R ，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。

这时有：(3),当两表笔间接入电阻Rx 时，电流表的电流为：.()g gg g g g U U U I R RU U R R Ug -==-=据串联电路的特点得：解得：G R g I U gUG RI g ^ R ()ggggg g g U I R I I RI R R I I==-=-据并联电路的特点得：解得：I-Ig U ;G RI R g g E I R R r =++x g xEI R R r R =+++G|－RE r红表笔黑表笔 图1…当Rx 改变时，Ix 随着改变，将电流表表盘上Ix 处表上对应的Rx 值，就构成了欧姆表。

(4),中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R 中＝R 内＝R+Rg+r 因Ix 与Rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。

(5),被测电阻接近中值电阻时误差较小，所以首先要估测被测电阻的阻值，选择适当倍率的欧姆档使指针落在刻度盘的中间区域。

电表的改装与校准注：本实验仅供参考，如有雷同纯属巧合。

[实验目的]1．学会测定表头的内阻和满度电流；2．熟悉电流表、电压表、欧姆表的构造原理，学会改装并校准电流表、电压表的基本方法。

[实验仪器]DH4508型电表改装实验仪1台（使用说明见附录），ZX21a 电阻箱（可选用）。

[实验原理]常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。

当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生一磁力矩磁M ，使线圈转动，从而带动指针偏转。

线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。

1．表头的主要参数的测定表头的主要参数：量程和内阻。

量程是指针偏转满刻度时可测的最大电流值g I ，也称表头的满偏电流。

表头的内阻g R 是偏转线圈的直流电阻。

电表的内阻是电表两端的电阻。

测量内阻g R 的方法很多，这里介绍常用的两种方法：（1）半偏法也称中值法测量电路如图1-a 所示，（请问：为什么这里用限流接法？）将2K 断开，1K 闭合，接通电路，调节W R 使表头满偏，记下此时标准表的读数g I ，然后接通2K ，在保持标准表的读数仍为g I 的情况下，调节电阻箱2R 的值使表头恰好为满刻度值的一半（这时若标准表的读数不为g I ，则应调节W R 使标准表回复到原读数g I ，并再调节电阻箱2R 使表头恰好为满刻度值的一半处，如此反复），则2R R g =。

（2）替代法测量电路如1-b 所示，将2K 置于1处，调节W R 使表头满偏（或在某一较大示值处），记下此时标准表的读数g I ；将2K 置于2处，调节2R 使标准表的读数仍为g I ，则2R R g =。

替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。

（请问：如何确定表头的量程？）2．将表头改装成大量程的电流表在表头两端并联一个阻值较小的分流电阻p R （如图2），使流过表头的电流只是总电流的一部分。

电表的改装“把电流表改装为电压表”是高中物理课本中的一个重要分组实验，本实验要求达到如下目的：学会把电流表改装为电压表的基本方法即加深对“串联分压”的理解，掌握测电表内阻的一种方法----半偏法，会设计校表电路。

近几年在一些正规化的考卷中，时有该实验的拓展及变形题，如：把“电流表改装成电流表”、“电压表改装成电流表”、“电压表改装成电压表”。

本文对这些情况加以概括、总结，以期对广大考生有所帮助。

1、电流表改装成电压表改装方案在电流表G上串联一个大阻值的定值电阻R，让其分压即可起到电压表的作用。

改装后的电压表的量程Um=（rg+R）Ig校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。

题例巩固例1（2003年杭州调研卷）一电压表由电流表G与电阻R串联改成，如图示。

若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小些，那么应采用下列哪种措施加以改进（）A、在R上串联一个比R小得多的电阻 C、在R上并联一个比R小得多的电阻B、在R上串联一个比R大得多的电阻 D、在R上并联一个比R大得多的电阻分析与解答：偏小的原因是改装后的电压表内阻偏大，这时可将R调小一些，使表头G上分取的电压大一些，其上指针偏大，对应改装电压表的电压示数就大些。

在R不变的情况下，在其两端并联一个大电阻，也可达到相同的效果，故本题答案为D。

2、电流表改装成电流表改装方案在电流表G上并联一个小阻值的定值电阻R，让其分流即可起到大电流表的作用。

改装后的电流表的量程Im=Ig+ Igrg/R=（rg+R）Ig/R校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，U mI g r g利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。

题例巩固例2（2004年天津理综卷）现有一块59C2型的小量程电流表G （表头），满偏电流50µA ，内阻约为800—850Ω。

把它改装成1mA 、10mA 的双量程的电流表。

可供选择的器材有：滑动变阻器R 1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R 2，最大阻值100k Ω； 电阻箱R ，，最大值9999Ω；定值电阻R 0 ，阻值1k Ω；电源E 1，电动势为1．5V ；电源E 2，电动势为3．0V ；电源E 3，电动势为4．5V ；（所有电源内阻不计）；标准电流表A ，满偏电流1．5mA ；单刀单掷开关S 1和S 2，单刀双掷开关S 3；电阻丝及若干导线。