半偏法测电表内阻

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。

半偏法测电压表内阻原理公式
一种是【电流表的半偏法】，未知电阻与电流表串联，再与一电阻箱并联；开始调节电路中滑动变阻器使电流表达到满偏，然后接通电阻箱所在支路，调整电阻箱，使电流表半偏，此时电阻箱示数即为未知电阻测量值;主要是【并联分流原理】。

另一种是【电压表的半偏法】，电阻箱（开始阻值为零）与未知电阻串联，电压表与未知电阻并联，先是调节电路中滑动变阻器，使电压表满偏，然后调电阻箱，使电压表半偏，此时电阻箱阻值即为未知电阻测量值；主要是【串联分压原理】。

1图1图2用半偏法测电阻及误差分析用半偏法可以测量电流表的电阻（含灵敏电流计）、伏特表的电阻和未知电阻的阻值．如何设计实验电路，如何测量，怎样减少实验误差，下面分类解析．1、 用半偏法测电流表的内阻R g电流表的内阻R g 的测量电路有图1和图2两种电路． 应用图1电路测量电流表的内阻： 步骤：（1）先闭会开关S 1和S 2，调节变阻器R ，使电流表指针指向满偏；（2）再断开开关S 2，仅调节电阻箱R /半偏；（3）电流表的内阻等于电阻箱的阻值R /． 实验仪器的基本要求：R << R /． 表流表内阻误差分析：图1是串联半偏，因为流过R g 和R /的电流相等，应比较它们的电压U g 和U 2的大小，S 2闭合时，两者电压之和和U =U g +U 2=U g +0= U g ，S 2断开时，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律得：总电流减少，R 的右端电阻、R 0和电源内阻三者电压之和减少，并联部分的电压U 并增大，即U 并= U g /2 +U 2/> U g所以U 2/ > U g /2 ，R / > R g ．故测量值偏大．注：在图1电路中，R / 只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流计的电阻大一点就可以了．R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，要求R << R / ，以减小因闭合S 2而引起总电压的变化，从而减小误差．应用图2电路测量电流表的内阻： 步骤：（1）先将R 调到最左端，闭合S 1，断开S 2，调节R 使电流表满偏；（2）使R 不变，闭合S ２调节电阻箱R ’使电流表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱R ’的读数即为电流表的内阻R g ． 实验的基本要求：R >> R /．表流表内阻误差分析图2是并联半偏，在半偏法测内阻电路中，当闭合S ２时，引起总电阻减小，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 ’的电流比电流表电流多，R ’的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R / 的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小．注：图2电路中，R ’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的图31电阻大一点就可以了，R 一般使用滑动变阻器，也可用电阻箱或电位器，但其阻值要求较大，要求R >> R / ，以减小因闭合S 2而引起总电流的变化，从而减小误差．2、用半偏法测电压表的内阻 应用图３电路测量电压表的内阻 步骤：（1）先将R 调到最左端，闭合S 1和 S 2，调节R 使电压表满偏；（2）使R 不变，断开S ２调节R /使电压表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱R / 的读数即为电压表的内阻R V ．电压表内阻误差分析： 在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S ２时，引起总电阻增大，滑动变阻器两端分得电压将超过原电压表的满偏电压，调节R ’使电压表半偏时，R / 上的电压将比电压表半偏电压大，故R / 的电阻比电压表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大．注：在图3电路中，R /只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R 一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S 2而引起总电压的变化，从而减小误差．3、用半偏法测未知电阻R x 的阻值拓展1：如果已知电流表的内阻为R g ，将一个未知的电阻R x 按图4连接，可以测出未知的电阻R x 的阻值．步骤同图1；测量结果为：R x =R / - R g误差分析如图3；拓展2：如果已知电流表的内阻为R g ，将一个未知的电阻R x 按图5连接，可以测出未知的电阻R x 的阻值．步骤同图2；测量结果为：R x =R / - R g 误差分析如图2 题例分析：例1（04天津理综）现有一块59C2型的小量程电流表G （表头），满偏电流为A μ50，内阻约为800～850Ω，把它改装成mA 1、mA 10的两量程电流表．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2R ，最大阻值Ωk 100 电阻箱R '，最大阻值Ω9999图5定值电阻0R ，阻值Ωk 1；电池E 1，电动势1.5V 阻均不计）标准电流表A 单刀单掷开关1S 和2S 采用如图6为 ；选用的电池为 小因闭合S 2最大阻值Ωk 100）要的电压为A μ50X Ωk 100=5V ，故选电动势4.5V 的3E ．同型题：1（05年江苏）将满偏电流Ig =300μA 、内阻未知的电流表○G 改装成电压表并进行核对．(1)利用如图7所示的电路测量电流表○G 的内阻(图中电源的电动势E=4V )：先闭合S 1，调节R ，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S 2，保持R 不变，调节R ′，使电流表指针偏转到满刻度的32，读出此时R ′的阻值为200Ω，则电流表内阻的测量值R g= Ω．(2)将该表改装成量程为3V 的电压表，需 (填“串联”或“并联”)阻值为R 0= Ω的电阻．图7图９答案：（1）100 （2）串联 9900例2（88年全国高考）如图8所示是测定电流表内电阻实验的电路图，电流表的内电阻约在100Ω左右，满偏电流为500μＡ，用电池作电源．某学生进行的实验步骤如下：①先将R 的阻值调节到最大，合上K 1，调节R 的阻值，使电流表的指针偏到满刻度． ②合上K 2，调节R ′和R 的阻值，使电流表的指针偏到满刻度的一半． ③记下R ′的阻值．指出上述实验步骤中有什么错误．答： ． 解析：②只调节R ′，不能调节R同型题2（84年全国高考）测定电流表内电阻的实验中备用的器件有:A 、电流表(量程0～100μA),B 、标准伏特表(量程0～5V),C 、电阻箱(阻值范围0～999Ω),D 、电阻箱(阻值范围0～9999Ω),E 、电源(电动势2V,有内阻),F 、电源(电动势6V,有内阻),G 、滑动变阻器(阻值范围0～50Ω,额定电流1.5A),还有若干电键和导线． （1）、如果采用图9所示的电路测定电流表A 的内电阻并且要想得到较高的精确度,那末从以上备用的器件中,可变电阻R 1应选用 ,可变电阻R 2应选用 ,电源ε应选用 ．(用字母代号填写)（2）、如果实验时要进行的步骤有: A 、合上K 1； B 、合上K 2；C 、观察R 1的阻值是否最大,如果不是,将R 1的阻值调至最大；D 、调节R 1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度；E 、调节R 2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半；F 、记下R 2的阻值．把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处: ① ；② ；③ ；④ ；⑤ ；⑥ ．（3）、如果在步骤F 中所得R 2的阻值为600欧姆,则图9中电流表的内电阻R g 的测量值为 欧姆．（4）、如果要将第(1)小题中的电流表A改装成量程为0～5V的伏特表,则改装的方法是跟电流表联一个阻值为欧姆的电阻．（5）、图10所示器件中,一部分是将电流表改装为伏特表所需的,其余是为了把改装成的伏特表跟标准伏特表进行核对所需的．首先在下面空白处画出改装和核对都包括在内的电路图(要求对0～5V的所有刻度都能在实验中进行核对),然后在图2上画出连线,将所示器件按以上要求连接成实验电路．图10答案：（1）.D,C,F （2）.CADBEF （3）.600. （4）、串,49400.（5）、图119图12。

（精选）半偏法测电表内阻
半偏法测电表内阻，是一种测量电表内阻值的方法，适用于直流电桥或者交流电桥测量电表内阻值的情况。

具体操作步骤如下：
1. 连接电路。

将电源正极、电表、待测电器三个元件依次相连，电源负极与待测电器负极连接。

2. 调整电桥平衡。

用电阻调整电桥平衡，使得电桥两端电压差为零。

3. 测量电流和电压。

在电表上插入感性负载，测量电表两端的电压和电流，记录数据。

4. 计算内阻。

根据公式 R=(V1-V2)/I 计算电表的内阻 R。

需要注意的是，测量时应保证电源电压稳定，电表内部无故障，并尽量减少电路内的干扰。

另外，在测量交流电桥时，应注意电桥两个端口的相位，以保证测量结果的准确性。

半偏法测内电阻重点：半偏法测内电阻的步骤和误差分析1. 用半偏法测电流表的内阻 应用右图电路测量电流表的内阻：步骤：（1）先将R 调到最左端，闭合S,断开S 2,调节R 使电流表满偏;（2） 使R 不变，闭合S2调节电阻箱R 使电流表指到满刻度的一半;（3） 此时电阻箱R '的读数即为电流表的内阻R A .误差分析：闭合S2, R '与被测电流表并联，使总电阻减小，所以总电流增大，由 于通过电流表的电流为满偏电流的一半（是真实的），所以通过 R 的电流大于 通过电流表的电流，根据并联电路分流原理， R '的电阻小于电流表的内阻，测 量结果偏小。

减小误差的方法：使电路里面的电流变化很小，所以R>> R A 同时要求R 要比R A 稍微大点，电源要尽可能的选择电动势大的（首< I g ）。

（电路中，R只能用 电阻箱，而不能用滑动变阻器。

R 一般使用滑动变阻器，也可用电阻箱） 例1.在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表 的内阻，其主要操作步骤如下：① 接通S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度;② 再接通S2,调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半;③ 读出R2的阻值，即认为电流表的内阻rg=R2 现备有如下器材:A. 电流表（量程B. 电阻箱（范围C. 电阻箱（范围D. 电阻箱（范围E. 电源（电动势3V,内阻不计）F. 电源（电动势6V,内阻不计）G 开关和若干导线（1）电路图中R1应选 _____ , R2应选 _____ .电源应选 ______ （填入所选器材 的字母代号）（2）实验中读得R2的阻值为100Q,若将此电流表改装成量程为 3V 的电压表, 应 ______ 联一个阻值为 ________ Q 的电阻.【分析】根据半偏法测量电流表内阻的原理进行器材的选择；电流表改装成电压表要串联一个大电阻分压.【解答】解：（1）由“半偏法测量电流表内阻原理” S2打开与闭合，近似认为 干路中电流不变，前提是R >> Rg.故实验器材选择应满足：①电源电动势尽可 能大，选F ②R 尽可能大.所以R1选用大量程的电阻箱D, R2选用量程跟电流 表内阻差不多的即可，选 C.0〜100卩A,内阻约为100Q)0〜10Q)0 〜9999 Q )0 〜99999 Q )故答案为：D, C. F.(2)电流表改装成电压表要串联一个大电阻分压U=lg( R2+R 3V=100 X 10-6 (100+R) 得：R=29900Q2. 用半偏法测电压表的内阻应用右图电路测量电压表的内阻步骤：(1)先将R调到最左端，闭合S和S2,调节R使电压表满偏；(2)使R不变，断开S2调节口使电压表指到满刻度的一半；(3)此时电阻箱R的读数即为电压表的内阻F V.误差分析：在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S2时，弓|起总电阻增大，分压电路分得的电压将超过原电压表的满偏电压，调节R使电压表半偏时，R上的电压将比电压表半偏电压大，故R的电阻比电压表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大.注：在上述电路中，R只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S而引起总电压的变化，从而减小误差。

半偏法测量电表内阻
按图4．8－6接好电路。

G为待测电表，mV为毫伏表，R0为电阻箱，R′为保护电阻。

实验时，R′调至最大阻值，R0调到较小的阻值R1。

先调节R，再调节R′使G的指针满偏（通过它的电流为I g）记下毫伏表的读数U，
U＝I g（R1＋R g）
调节R0及R，使检流计的指针达到半偏，而毫伏表读数不变，这时电阻箱示数为R2，
U＝（1／2）I g（R2＋R g）
由上面两式可得：
R g＝R2－2R1
如果实验时能够做到R0＝0时，使G表指针指向满刻度，则R g＝R2。

也可以用图4．8－7所示电路测量检流计内阻。

G为待测电阻的检流计，μA为微安表，R0为电电阻箱，R′为保护电阻。

实验时，先断开S2，闭合S1，调节R和R′，使G表电流达到满偏，记下微安表的读数I。

闭合S2，调节R0及R，使检流计的指针达到半偏，而微安表读数仍保持I不变。

这时G与电阻箱R0中的电流相等，均为（1／2）I，
由欧姆定律：
，有
即这时电阻箱的阻值等于检流计的内阻。

用图4．8－8也可测出检流计的内阻。

开始时使滑动变阻器R上的分压值最小，电阻箱R′的阻值较大。

闭合开关，调节R及R′的阻值使G的指针满偏。

保持R的分压值不变，调节R′使G的指针半偏，如前后两次R′的阻值分别为R1和R2，则
可得R g＝R2－2R1。

实验二：半偏法测电流表、电压表内阻1. 用半偏法测电流表的内阻步骤： （1）先将R 调到最左端，闭合S 1，断开S 2，调节R 使电流表满偏；（2）使R 不变，闭合S ２调节电阻箱'R 使电流表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱'R 的读数即为电流表的内阻A R ．误差分析：测量结果偏 。

减小误差的方法：电源要尽可能的选择 。

例1.在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，其主要操作步骤如下：①接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；②再接通S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；③读出R2的阻值，即认为电流表的内阻rg=R2现备有如下器材：A ．电流表（量程0～100μA ，内阻约为100Ω）B ．电阻箱（范围0～10Ω）C ．电阻箱（范围0～9999Ω ）D ．电阻箱（范围0～99999Ω ）E ．电源（电动势3V ，内阻不计）F ．电源（电动势6V ，内阻不计）G ．开关和若干导线（1）电路图中R1应选 ，R2应选 ．电源应选 （填入所选器材的字母代号）（2）实验中读得R2的阻值为100Ω，若将此电流表改装成量程为3V 的电压表，应 联一个阻值为 Ω的电阻．2.用半偏法测电压表的内阻步骤： （1）先将R 调到最左端，R /阻值调到零，闭合S 1和 S 2，调节R 使电压表满偏；（2）使R 不变，断开S ２调节R / 使电压表指到满刻度的一半；（3）此时电阻箱R / 的读数即为电压表的内阻R V ．误差分析：测得电压表内阻偏 ．减小误差的方法：滑动变阻器选择阻值 的。

例 2 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下：待测电压表（量程3V ，内阻约为3000Ω），电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，额定电流2A ），电源E （电动势6V ，内阻不计），开关两个，导线若干．（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．（2）根据设计的电路写出步骤 ；（3）将这种方法测出的电压表内阻记为Rv ′，与电压表内阻的真实值Rv 相比，Rv ′ Rv （填“＞”“＝”或“＜”），主要理由是 ．1.一电流表的量程标定不准确，某同学利用如图1所示电路测量该电流表的实际量程Im．所用器材有：量程不准的电流表A1，内阻r1=10.0Ω，量程标定为5.0mA；标准电流表A2，内阻r2=45.0Ω，量程1.0mA；标准电阻R1，电阻为10.0Ω；滑动变阻器R，总电阻为300.0Ω；电源E，电动势3.0V，内阻不计；保护电阻R2；开关S；导线．回答下列问题：（1）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至端．（2）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A1满偏；若此时电流表A2的读数为I2，则A1的量程Im= ．（3）若测量时，A1未调到满偏，两电流表的示数如图2所示，从图中读数A1的示数I1= ，A2的示数I2= ；由读出的数据计算得Im= ．（保留3位有效数字）2.现有一量程为 3V的电压表，内阻约为 3kΩ．为了较准确地测量其内阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图1所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻。

实验：半偏法测电阻一、半偏法测量电流表的内阻（测小电阻） 1. 测量原理电路图如图所示，第一步，闭合1S ，调节1R 使电流表指针满偏；第二步，保持1R 不变，再闭合2S ，调节电阻箱2R ，使电流表指针半偏，读出2R 的值，则2R R g 。

2. 误差分析：当闭合1S 并使电路电流为g I 时，闭合2S ，电路总电流大于g I ，故闭合2S 后，通过电流表的电流为2g I 时，通过2R 的电流大于2g I 。

由于2R 与电流表并联，故2R <g R .为减小实验误差，应使1R 远大于g R ，这样由于2R 的并入对电路中的电流影响不大。

3.注意事项（1）电阻箱2R 不能用滑动变阻器替代。

（2）1R 远大于g R 本质上指的是滑动变阻器接入电路中的阻值远大于g R 。

（3）在保证电路正常工作时，E 尽量选大一些。

二、半偏法测量电压表的内阻（测大电阻） 1. 测量原理实验电路图如图所示，第一步，闭合开关S 之前，将电阻箱R 的阻值调到零，滑动变阻器'R 的滑片P 滑到左端。

第二步，闭合开关S ，调节滑片P 的位置使电压表示数为满刻度0U 。

第三步，保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表示数为021U （半偏）， 读取电阻箱的阻值R ，则有V R =R 。

2. 误差分析考虑到实际情况，当把电压表示数调为满刻度0U 后，再调电阻箱阻值，使电压表示数变为021U 时，加到电压表与R 两端的电压值实际已超过0U ，即此时电阻箱两端的电压值已大于021U 。

因此R >V R ,即测V R >真V R ,此种方法测量值偏大。

应使'R 远小于V R 。

3.注意事项（1）电阻箱R 不能用滑动变阻器替换。

（2）'R 远小于V R 本质上指的是'R 与并联的部分的阻值远小于V R 。

（3）在保证电路正常工作时，E 尽量选大一些。

综上所述，当待测电阻阻值远大于滑动变阻器的总电阻时，用电压半偏法，测量值偏大；当待测电阻远小于滑动变阻器总电阻时，用电流半偏法，测量值偏小。