高二物理有关电流表和电压表的改装人教版
【本讲教育信息】 一. 教学内容：
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g R ；指针偏转到最大刻度时的电流
叫作满偏电流g I ，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g U 。由欧姆定律可得g g g R I U =。
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g g g I R U =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：
分压R U U R U g g g -= 解得分压电阻：g g
R U U R )1(-=分压 若n 表示量程的扩大倍数（即g
U U n =
） 则g R n R )1(-=分压
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：g
g g
R R I I I 分流=- 解得应并联的分流电阻：g g
g R I I I R -=分流 若用n 表示量程的扩大倍数（即g
I I n =） 则1-=n R R g 分流
改装成的电流表的内阻为n R R R R R R g g g A =+=分流分流
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Ωk 10的电压表改装成量程为30V 的电压表，应 联 Ωk 的电阻。
分析与解答：原来的电压表V U g 0.3=，内阻为g R Ω=k 10，改装后
的量程为30V 。需串联的电阻R ，扩大倍数100
.330===
g U U n ，所以Ω?-=?-=k R n R g 10)110()1( Ω=k 90。
[例2] 一个电流表的内阻为Ω=18.0R ，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 Ω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 Ω。
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100=N ，改装后的量程为100A ，根据欧姆定律得：
并联电路的阻值：
Ω=-=02.0g g I I R I R 并
新电流表的内阻：Ω==018.0I R I R g 新 新电流表的每个刻度值表示：A N I I 1==
?
（二）电表的非常规接法
电表的常规接法是：电流表串联接入电路中，电压表并联接入电路中，如果没有特别声明，可把电表理想化，即认为电流表的内阻0=A R ，电压表的内阻∞→V R ；电表的接入和取出对电路不产生影响。
实际使用中，电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大，这就是非理想电表。非理想电表对电路的影响不能忽略。实验时，在特定条件下电表可以采用非常规接法，即电流表并联在用电器两端，电压表串联在电路中，老师将结合典型试题，对电表的非常规接法作一分析探讨。
1. 电压表的串联接法
（1）要求测量电压表的内阻时，可以把电压表当做定值电阻串联在电路中，此时电压表的示数就是它两端的实际电压，若用电流表与它串联、由电流表上读出电流示数。用I
U R V =便可计算出电压表的内阻，此接法避免了“伏安法测电阻”的实验中，由于电压表、电流表的接入导致测量值与真实值不符而产生的误差。
[例1] 某电压表的内阻在Ωk 20~Ωk 50之间，现要较精确测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：
A. 待测电压表V （量程3V ）
B. 电流表A 1（量程A μ200）
C. 电流表2A （量程mA 6.0）
D. 电流表3A （量程0.6A ）
E. 滑动变阻器R （最大阻值Ωk 1）
F. 电源E （电动势4V ）
G . 开关S ，导线若干
（1）所提供的电流表中，应选用 （填写字母代号）
（2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的实验电路图。
分析与解答：
（1）要测量电压表的内阻，它两端的电压可由电压表的示数读出，流过电压表的电流要用电流表与它串联才能测出，因为电压表量程为3V ，内阻ΩΩk k 50~20，所以流过电压表的最大电流为：
A A A I m μ150105.110
0.2344=?=?=-
则电流表应选择A 1。
（2）因为滑动变阻器电阻比电压表内阻小得多，且要求尽量减小误差，需要测量多组数据，所以采用分压电路，电路如图1所示。
图1
若待测电阻为高值电阻，由于流过高值电阻的电流太小不便用电流表测量时，可用一已知内阻的电压表，采用非常规接法可以测出高值电阻值。
[例2] 一只电压表，量程已知，内阻为V R ，另有一电源（电动势未知，
但不超过电压表的量程，内阻可忽略不计）。请用这只电压表、电源、1个开关和若干导线设计测量某一高值电阻x R 的实验方法。（已知x R 的值与V R 相差不大。）
分析与解答：由于电源内阻不计，直接用电压表接到电源正、负极上，电压表读数就是电源的电动势，即E U =1；用电压表与x R 串联，如图2所示，此时电压表读数为2U ，所以x R 两端电压为2U E -，则
x V R U E R U 22-= 解之得V x R U U U R 2
21-=
2. 电流表的并联接法
当电路两端电压很小，把电流表并联在电路上时，流过电流表的电流小于电流表的量程，这种非常规接法是可行的。
[例3] 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻1r ，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数
据。
器材（代号） 规格
电流表（1A ） 量程mA 10，内阻1r 待测（约Ω40）
电流表（2A ） 量程A μ500，内阻Ω=7502r
电压表（V ） 量程V 10，内阻Ω=103r
电阻（1R ） 阻值约Ω100，作保护电阻用
滑动变阻器（R 2）
总阻值约Ω50
电池（E ） 电动势V 5.1，内阻很小
开关（S ）
导线若干
（1（2）若选测量数据中的一组来计算1r ，则所用的表达式
为 ，式中各符号的意义是 。
分析与解答：
（1）待测电流表1A 的量程mA I m 101=，内阻1r 约为Ω40，则电流表A 1两端的最大电压约为V V r I U m m 4.04010103111=??==-
若用量程为10V 的电压表与电流表A 1并联测电压，电压表读数误差太大，此电压表不能选用。
因为已知电流表A 2的内阻Ω=7502r ，量程A I m μ5002=，A 2两端的最大电压222r I U m m =V V 375.0750105006=??=-，用电流表2A 与电流表1A 并联，可设法做到并联后两端电压不大于0.375V ，则根据电流表1A 与电流表2A 两端电压相等，有2211r I r I =
则1
221I r I r = 式中1I 为流过电流表1A 的电流强度，2I 为流过电流表2A 的电流强
度，1r 为电流表1A 的内阻，2r 为电流表2A 的内阻。
（2）若要测量精度高，电压、电流调节范围大，滑动变阻器采用分压式接法效果最佳，电路图如图3所示。
通过上面对电表的非常规接法例析，必须注意以下两点：
① 采用电压表的串联接法时，必须设法满足电路中电压表两端的电压小于该表的最大量程。
② 采用电流表的非常规接法时，必须设法使电路中通过电流表的电流小于该表的量大量程，否则会烧毁电表。
高考《考试说明》中要求考生会正确使用电压表、电流表，指的是会常规的连接方法，也包含会创造性地使用非常规连接方法，这是
更高层次上的能力考查，也是近年来高考中重点考查的设计性实验能力之一。
（三）电表问题错因探析
1. 对电表构造理解不透而导致错解
[例1] 电压表由电流表G 与电阻串联而成，如图1所示，若在使用中发生此电压表的读数比准确值稍小些，采用下列哪种措施可以改进（ ）
A. 在R 上并联一只比R 小得多的电阻
B. 在R 上串联一只比R 小得多的电阻
C. 在R 上并联一只比R 大得多的电阻
D. 在R 上串联一只比R 大得多的电阻
错解：由于电阻R 与电流表G 串联而改装成电压表，所以电阻R
跟其它电阻并联不符合要求，故A 、C 选项不对，而电压表的读数随着分压电阻R 的增大而增大，已知电压表读数比准确值稍小些，可在R 上串联一个比R 小得多的电阻，应选B 。
错因：错的原因是不了解电压表的构造原理，没有正确分析电压表读数偏小的原因，电压表是由一分压电阻R 与电流表G 串联而成的，通过表头G 的电流大些，指针的偏转角度就大些，若通过表头G 的电流小些，指针偏转的角度也就小些，就达不到规定的刻度值。由R
R U I g +=可知，若与R 串联一只电阻，I 将变的更小，指针更达不到规定的刻度。
正解：由R
R U I g +=，可知，只要使R 稍减小一些，即在R 上并联一只比R 大的多的电阻，就可便通过表头的电流稍增大一些而达到准确值，所以应选C 。
[例2] 某同学在做伏安法测电阻的实验中不慎将电压表与电流表的位置互换了，如图2所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 电流表将烧坏
B. 电压表可能烧坏
C. 电流表、电压表均烧坏
D. 电流表、电压表均不会烧坏
图2
错解：由于“电流表必须串联，电压表必须并联”，电流表又极易被烧坏，所以选A。
错因：由于对电表构造原理理解不透导致错解。电流表是由表头G与小电阻并联而成，而电压表是由表头G与大电阻串联而成，因此电流表电阻很小，电压表电阻很大，当如图2连接后，由于电流表电阻很小，跟R并联后的等效电阻比电流表电阻还小，这个等效电阻与电压表串联，相当于一个阻值很小的电阻与一个阻值很大的电阻串联，这就使得电路的总电流很小，虽然电流几乎全部通过电流表（分流原理），但不至于损坏电流表，此时电流表两端电压很小，电压表两端电压近似等于电源电压（分压原理），只要电压表量程适当，也不会损坏电压表。
正解：D
2. 对多用电表表盘示数特点不清楚而导致错解
[例3] 甲、乙两同学使用欧姆表测量某电阻，他们都把选择开关旋到“100
?”挡，并能正确操作，他们发现指针偏角偏小，于是甲把选择开关旋到“k1?”挡，乙把选择开关旋到“10
?”档，但乙转动欧姆零旋钮重新调零，甲没有重新调零，则以下叙述正确的是（）
A. 甲选挡错误，而操作正确
B. 乙选挡错误，操作错误
C. 甲选挡错误，操作错误
D. 乙选挡错误，而操作正确
错解：指针偏角减小，说明读数偏小，应选择“10
?”挡，没有重新调零属于操作错误，故选项C正确。
错因：用欧姆表测量电阻时，指针偏转的偏角小，则电阻读数大；偏角大，则电阻读数小；电阻为零时偏转角最大，这和电流表、电压表示数方法刚好相反，不了解欧姆表的这种示数特点是造成错解的原因。
正解：由欧姆表示数特点可知，指针偏角偏小，说明电阻阻值偏大，应把选择开关旋到“k1?”挡，没有重新调零属于操作错误，故选D。
3. 把电压表与静电计不加区别而导致错解
[例4] 如图3所示，电源电压200V，两个电容器完全相同，关于静电计读数U和电压表读数U'，以下说法正确的是（）
A. U=100V，V
='
U100
B. U=0V，V
='
U200
C. U=200V，V
='
U0
D. U=100V，V
='
U0
图3
错解：由于两个相同的电容器串联，所以两者的读数均为100V，因而选A。
错因：对电压表及静电计的工作原理理解错误，电压表是由表头C与电阻串联改装而成，指针的偏角反映的是流过它的电流，而静电计跟验电器相似，是依靠静电斥力使指针偏转来测量电压的。
正解：由于在稳定的直流电路中，含电容器的支路相当于断路。因此图3所示电路中没有电流，故电压表的读数为零，电压全部降落在C两端，所以静电计读数为200V，故选C。
（四）电表改装后的校准问题分析
高考物理实验命题的趋势是在理解教材实验原理的基础上进行设计实验，给出一些电学器材供选择，并要求设计出实验方案的题目，就称之为电学设计性实验题，电表的改装和扩程又是电学实验的一个重点，通过一些原理改装后的电表必须要进行的一个步骤就是校准，如何进行校准并选择电路是多数学生的一个弱点，如何求解电学设计性实验题，下面我们对此进行分析。
1. 电流表的改装（或扩程）与校准
将电流计改装成电流表，需将电流计并联一个较小的电阻；也可将电压表改装成电流表，需将电压表并联一个小一些的电阻，改装后的电流表校准时应将改装好的电流表与标准电流表串联，看二者的读数是否一致，如不一致，找出原因再进行改装，修正。
[例1] 实验室内有一电压表mV，量程为mV
150，现
150，内阻约为Ω
要将其改装成量程为mA
10的电流表，并进行校准，为此，实验室提供如下器材：干电池E（电动势为V5.1），电阻箱R，滑动变阻器R'，电流表A（有mA
,
5.1三个量程）及开关K。
15
,
mA150
mA
（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻，可用图1所示的电路测量电压表mV的内阻，在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表A应选用的量程是。若合上K，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为mV
.1，
05
150，电流表A的读数为mA
则电压表的内阻mV R 为 。（取三位有效数字）
图1
（2）在对改装成的电流表进行校准时，把A 作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用）。图中各元件要用题中给出符号或字母标注。图中电阻箱的取值R 是 （取三位有效数字），电流表A 应选用的量程是 。
解析：
（1）电压表量程为mV 150，内阻约为Ω150，所以其额定电流大约为==
R
U I A A 33
10150
10150--=?mA 1=，所以选用mA 5.1的电流表比较准确，由其读数可知：电压表的内阻Ω≈Ω??==--1431005.11015033
I U R mV 。 （2）对改装成的电流表进行校准时，应把标准电流表和改装成的电流表串联才能知道读数是否准确，题中要求滑线变阻器作限流使用，所以进行校准的电路图如图2所示。
图2 由改装电流表的原理可知：Ω≈Ω?-??=-?=----8.1610
05.110101015010150333
3mV I I V R 总 改装后总电路中的电流最多可达mA 10，所以电流表A 应选用的量程是mA 15。
2. 电压表的改装（或扩程）与校准
将电流计改装成电压表，需将电流计串联一个较大的电阻；小量程的电压表扩大量程改装成大量程的电压表，也需要将小量程的电压表串联一个大一些的电阻，改装后的电压表校准时应将改好的电压表与标准电压表并联，看二者的读数是否一致，如不一致，找出原因再
进行改装，修正。
[例2] 一个电压表A V 内阻Ω=1000A R ，量程为V 0.1，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为V 0.3的电压表，改装后，再用一量程为V 0.3的精确的电压表B V 对其所有刻度进行校准，除了这两个电压表
A V 、
B V 外，还有下列一些器材。 电源E （电动势约为6V ，内阻较小）
变阻器R （总电阻约为Ω10）
电阻箱0R （Ω9999~1）
电键K
导线若干
（1）图3所示是以上器材和两个电压表A V 、B V 的实物示意图，
试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路。
图3
（2）图中电阻箱的取值x R 等于 。
（3）用上述电压表B V 和改装后并已校准过的电压表（以下简称
C V ）以及一个电键和一些导线，去测量一个电动势大约为V 2的电源
的内阻r 。写出简要测量步骤，并用测量的量写出r 的表达式。
解析：
（1）内阻Ω=1000A R ，量程为V 0.1的电压表A V 要利用电阻箱扩大
它的量程，改装成量程为V 0.3的电压表，需将A V 串联一个合适的电阻，
改装后，再用一量程为V 0.3的精确的电压表B V 对其所有刻度进行校
准。需要采用分压电路，如图4所示。
图4
（2）如图5所示，根据改装的原理图
Ω=Ω-?=-=20001
)13(10000A x R U U U R
图5
（3）将电压表C V 通过电键、导线与电源连接，读出C V 上的示数C U ；再将电压表C V 和B V 串联，通过电键、导线与电源连接，读出C V 上的
示数C
U '和B V 上的示数B U 。 Ω?'--+'=3000C C C B C U U U U U r 3. 电表校准中的误差原因分析
[例3] 如图6所示，将一个改装的电流表接入电路进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如果表头G 的G I 是准确的，
出现的误差可能是下述哪种原因引起的（ ）
① G R 的测量值比真实值偏大
② G R 的测量值比真实值偏小
③ 所并联的并R 比公式G
G G I I R I R -=并计算出的并R 小
④ 所并联的并R 比公式G
G G I I R I R -=并计算出的并R 大 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③
图6
解析：待测表读数偏大，表明通过待测表G 的电流比准确时应通过G 的电流大，使G 的指针偏转较大，也说明并R 支路分去的电流过
少，即并R 过大，所以应选C 。
（五）使用欧姆表时应澄清的几个问题
1. 什么是欧姆表的中值电阻？
如图1是欧姆表的测量原理图，虚线框内是欧姆表内部结构（简化），G 是表头，内阻为g R ，电池电动势为E ，内阻为r ，R 是可变电阻，也叫调零电阻。当被测电阻x R 接入电路后，流过表头G 的电流：
x g R R R r E I +++= （1）
图1
因为0=x R 时，表头电流等于它的满偏电流g I ，把0=x R 代入（1）式有：
g g R R r E I ++= （2） 则
)2()1(得x
g g g R R R r R R r I I +++++=，g R R r ++是一定的，每个x R 值对应一个确定的g I I ，正是它惟一的决定着表针的位置。由于当g x R R r R ++=时，g I I 2
1=，表针恰好指正中，因此g R R r ++又称为欧姆表的中值电
阻，其实中值电阻就是欧姆表的内阻。
2. 欧姆表刻度为什么是不均匀的？ 当x R 的值分别为)(g R R r R ++=中的2、3、4……倍时，电流表的电流I 分别为满偏电流（满刻度）g I 的51,41,31，即电表指针的偏转角度分别为满偏时的5
1
,41,31，……，而此时指针在欧姆表刻度盘上的读
数分别是中R 2，中R 3，中R 4，……，所以欧姆表的刻度越向左刻度越密，其分布是不均匀的。
3. 欧姆表是如何实现换挡的？
虽然任何欧姆表的刻度都是从0到∞欧，但因为越向左边刻度越密，所以当被测电阻x R 很大时，就难以得到准确的读数，要想准确测
量x R ，须增大欧姆表的中值电阻，即此时须换挡。那么欧姆表是如何
实现换挡的呢？图2是欧姆表换挡的内部结构示意图，其中虚框2内的电路是欧姆表的调挡电路，通过开关S 与接头1、2、3、4的接触，实现欧姆表的换挡。这些调挡电阻的关系为1234100010010R R R R ===，挡位越大，对应的欧姆表的中值电阻就越大，即欧姆表的内阻就越大。
图2
4. 欧姆表是如何实现调零的？
在图2中，虚框1内的电路是欧姆表的调零电路，0R 为调零电阻，
0R 的一部分电阻（滑片P 右）与表头G 串联后与0R 的另一部分电阻
（滑片P 左）并联。此种调零的方法称为并联调零，实际用的欧姆表大多采用的是并联调零，因为并联调零的方法引起的误差相对要小，设滑片P 左边0R 的电阻为R '，欧姆表短接时干路中的电流为I ，则通过表头G 的电流I R R R I x g +'=0③ 当改变欧姆表的中值电阻时，即换挡时，由闭合电路欧姆定律可知，干路中的电流I 会随之发生变化，中值电阻变小，I 变大，中值电阻变大，I 变小，由③式可知，我们可以通过滑动滑片P ，使欧姆表短接时流过表头G 的电流仍为g I ，欧姆表的调零便是这样实现的。
但欧姆调零也是有一定限制的，当中值电阻太大以致干路中的电流
g I I <，则此时须提高电源电压才能实现欧姆调零。
【模拟试题】（答题时间：60分钟）
一. 选择题
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，是因为它们的电阻都为零
B. 理想的电压表和电流表的内阻不计，是因为它们的电阻都极大
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
2. 一电流表的满偏电流mA I g 1=，内阻为Ω200，要把它改装成一个量程为A 5.0的电流表，则应在电流表上（ ）
A. 并联一个Ω200的电阻
B. 并联一个Ω4.0的电阻
C. 串联一个Ω4.0的电阻
D. 串联一个Ω200的电阻
3. 一个电流表的满偏电流mA I g 1=，内阻为Ω500，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Ωk 10的电阻
B. 并联一个Ωk 10的电阻
C. 串联一个Ωk 5.9的电阻
D. 并联一个Ωk 5.9的电阻
4. 如图1所示，一只玩具电动机用一节干电池供电，闭合电键后发现电机转速较慢，经检测，电动机性能完好；用电压表测a 、b 间电压，只有V 6.0；断开电键S ，测a ，b 间电压接近V
5.1，电动机转速慢原因是（ ）
A. 开关S 接触不良
B. 电动机两端接线接触不良
C. 电动机端接线短路
D. 电池过旧，内阻过大
图1
5. 两只相同的电阻串联后接到电压为9V 的恒定电路上，用一只
V 15~5~0的双量程电压表的5V 挡测其中一只电阻两端电压时，示数
为V 2.4，则换用V 15挡测这个电阻两端电压时，示数为（ ）
A. 小于4.2V
B. 等于4.2V
C. 大于4.2V
D. 不能确定
6. 小量程的电流表G 和用与此相同的小量程电流表改制成的电流表A 、电压表V 的内阻分虽为G R 、A R 、V R ，它们之间的大小关系是
（ ）
A. V A G R R R <<
B. V G A R R R <<
C. G A V R R R <<
D. A V G R R R ><
7. 图2所示的伏安法测电阻的部分电路，开关先后接通a 和b 时，观察电压表和电流表示数的变化，那么（ ）
A. 若电压表示数有显著变化，测量R 的值时，S 应接a
B. 若电压表示数有显著变化，测量R 的值时，S 应接b
C. 若电流表示数有显著变化，测量R 的值时，S 应接a
D. 若电流表示数有显著变化，测量R 的值时，S 应接b
图2
8. 有两个电压表，把它们串联起来正确地接到一个有较大内阻的电源上时，第一个电压表读数是12V ，第二个电压表读数是6V 。若单独将第二个电压表并联接在该电源两极上时，它的读数是12V ，则下列说法中错误的有（ ）
A. 第一个电压表内阻是第二个电压表内阻的两倍
B. 电源电动势为24V
C. 若单独把第一个电压表并联接到电源两极上，它的读数是18V
D. 若第二个电压表内阻是V R ，则电源内阻也等于V R
9. 手电筒的两节干电池，已经用了较长时间，灯光只能发出很微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表示数很接近3V ，再把它们作一个电子钟的的电源，电子钟能正常工作，下列说法正确的是（ ）
A. 这两节干电池的电动势减少了很多
B. 这两节干电池的内阻增加较大
C. 这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小
D. 这台电子钟正常工作时的电流一定比手电筒的小灯泡正常工作电流小
10. 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带风叶转动，
电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机线圈的电阻为1R ，它与电热丝的电阻2R 相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为
U ，电流为I ，消耗的电功率为P ，则有（ ）
A. P IU >
B. )(212R R I P +=
C. P IU =
D. )(212R R I P +>
二. 填空题
11. 一电流表内阻Ω=k R g 1，满偏电流A I g μ100=，要把它改装成量程为3V 的电压表，应串联一个阻值=1R Ω；要把它改装量程为A 6.0的电流表，应并联一个阻值=2R
Ω的电阻。
12. 如图3所示是一个较复杂电路中的一部分电路，其中Ω=11R ，Ω=62R ，Ω=23R ，=1I A 1.0，A I 2.02=，则流过电流表A 的电流大小是 A ，方向是由 点流到 点。
图3
13. 一电流表的满偏电流mA I g 50=，把它改装成欧姆表，所用电池的电动势V E 5.1=。
（1）欧姆表的中央刻度的电阻值=中R 欧。
（20 12.5mA 25mA 37.5mA 50mA
∞
14. Ω?1Ω?10Ω?100Ω?1000，现用它来测一未知电阻，当用Ω?100挡测量时，发现指针的偏转角很小，为了测量结果准确些，测量前应进行如下两项操作。先 ，接着 ，然后再测量并读数。
15. 现有以下器材：灵敏电流表G ：满偏值为mA 6，内阻为Ω100；电池：电动势为3V ，内阻为10Ω；另有可变电阻分别为1R ：Ω10~0的滑动变阻器；2R ：Ω9999~0的电阻箱；3R ：Ω1000~0的电位器。
要求用上述器材组装一个欧姆表，电路如图4所示，回答下列问题：
图4
（1）需要的可变电阻是 。（填序号）
（2）该欧姆表中正中间的刻度值是 。
（3）若某次测量中发现指针在1500Ω处，则表明此时流过灵敏电流表的电流值是
。
三. 计算题：
16. AB 两地间铺有通讯电缆，长为L ，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆，在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆上的两导线之间接了一个电阻，检查人员经过下面的测量可以确定损坏的位置：（1）令B 端的双线断开，在A 处测出双线两端的电阻是A R ；（2）令A 端的双线断开，在B 处测出双线两端的电阻是B R ；
（3）在A 端的双线间加一已知电压A U ，在B 端用内阻很大的电压表
测出两线间的电压B U 。试由以上测量结果确定损坏处的位置。
17. 如图5所示为电流表与电压表合一的电表，灵敏电流表G 的内阻Ω=100g R ，量程为mA I g 1=，定值电阻Ω=99001R ，Ω=12R 。问：
（1）双刀双掷开关S 接到哪边是电流表？接到哪边是电压表？
（2）电流表和电压表的量程各约是多大？
图5
试题答案
一.
1. C
2. B
3. C
4. D
5. C
6. B
7. AD
8. C
9. BD 10. CD
二.
11. 4109.2?，167.0 12. 45.0；b 、a
三.
13. 设调零后欧姆表的总内阻为内R ，则内R E I g =
，即Ω=Ω?==-3010
505.13g I E R 内 （1）中央刻度g I I 21=，即中内R R E I g +=
21，得Ω==30内中R R （2）当mA I I g 5.1241
==时，即
141R R E I g +=内，Ω=901R ，当mA I I g 5.374
3==时，Ω=+=10,4322R R R E I g 内。 14. 把选择开关位置于欧姆挡Ω?10挡位上，进行“欧姆调零”。 15. 3R ，Ω500，mA 5.1
三.
16. 设双线电缆每单位长的电阻为r ，漏电处的电阻为R ，漏电处距A 端为x ，则
R rx R A +=（1）
R x L r R B +-=)(（2） 由欧姆定律知A
B U U R rx R =+（3） 解得B
A A
B A B A A U R U R R U U L R x 2)()(-+-= 17. 双刀双掷开关以a ，b 时，电路如图1所示，是电压表，其量程为)(1R R I U g g +=
=10 V ；双刀双掷开关接c 、d 时，电路如图2所示，是电流表其量程为2R R I I I g
g g +=
mA 101=。
图1 图2
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)，U g 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 。 (2)将电流表改装为电压表 ①改装量程为2V 的电压表，按公式R x = g I U -R g ，计算分压电阻R x 的值． ②按图4把电流表和电阻箱串联起来，选用电阻箱的阻值等于分压电阻R x 的值．
实验4 电表设计与制作 本实验属于设计性实验，请同学们自行查阅资料完成设计性实验报告。 【实验目的】 1． 掌握改装电表的原理和校准电表的方法。 2． 学会设计单量程电表（直流电流表、直流电压表）。 3． 学习用万用表检查电路故障的方法。 【仪器用具】 HG61303型数字直流稳压电源、GDM-8145型数字万用表、滑线变阻器、FBZX21型电阻箱、C31-V 型电压表、C31-A 型电流表、FB715型物理设计性实验装置、可调电阻及导线若干 【实验原理】 1. 将微安表头改装成较大量程的电流表 将微安表头改装成较大量程的电流表时，表头与分流器并联，被测电流的一部分流过分流器，一部分流经表头，由表头直接指示，这样，由表头和分流器组成的整体就可量度较大的电流。最简单的单量程电流表的原理图如图4-1所示，分流器只有一个电阻1R 。为方便计算，图中加入了一附加的可调电阻0R ，使表头G 与0R 串联起来，构成了一量限为g I 、等效内阻为g r '的表头（本实验要求调节0R 使得 k Ω8.10=+='R r r g g ）。如果要将量程为g I 的表头改装成量程 为1I 的电流表，分流电阻1R 的计算公式为： g g g I I r I R -'?= 11 （4-1） 如果要将微安表改装成有m 个量程（分别为1I ，2I ，…）的电流表，则分流器中应有m 个电阻，选用分流器中不同阻值的分流电阻，可以得到不同量程的电流档。按照欧姆定律，可计算出各个分流电阻的阻值。 2. 将微安表头改装成电压表 将微安表头改装成电压表时，表头与分压器串联，被测电压的一大部分降落在分压器上，一小部分降落在表头上，这样，由表头和分压器组成的整体就可量度较大的电压。最简单的单量程电压表的原理图如图4-2所示，分压器只有一个电阻2R ，如果要将量程为g I 、等效内阻为g r ' （k Ω8.10=+='R r r g g ）的表头改装成量程为1U 的电压表，分压电阻2R 的计算公式为： g g r I U R '-= 1 2 （4-2） 如果要将微安表改装成有n 个量程（分别为1U ，2U ，…）的电压表，则分压器中应有n 个电阻，选用分压器中不同阻值的分压电阻，可以得到不同量程的电压档。按照欧姆定律，可计算出各个分压电阻的阻值。 图4-1 微安表头的扩程方法 图4-2 改装电压表的方法
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 ＝g U U ，则根据分压原理，需串联的电阻值R ＝g U U R R 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 ＝g I I ，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值R ＝R I 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：C 2、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0.4Ω的电阻 C ．串联一个0.4Ω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=0.5-0.001A=0.499A ； 并联部分的电压U=I g R=0.001×200Ω=0.2V ， 则需要并联的电阻r=U/I=0.2/0.499=0.4Ω 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0.02Ω的电阻后，其量程将达到 A 。 答案：10A 4、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（ ）
电表间的各种改装 “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R0，让其分压即可起到电压表的作用。 如图所示，U m 改装后的电压表的量程U m=（ r g+R 0） I g I g G r g R0 校表电路 将改装后的电压表与标准电压表并联，G 利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。 V 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 R0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 R0上串联一个比R0小得多的电阻C、在 R0上并联一个比R0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 0 0 0 0 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R0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R0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R0，让其分流即可起到大电流表的作用。 如图所示，I g r g 改装后的电流表的量程I m=I g+ I g r g /R0=（ r g+R0） I g /R0 G I m R0 G A 校表电路 将改装后的电流表与标准电流表串联， 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R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ； ， 电阻箱 R ，最大值 9999Ω；定值电阻 R0，阻值 1kΩ；电源 E1，电动势为 1．5V ；电源 E2，电动势为 3．0V ；电源 E3，电动势为 4．5V ；（所有电源内阻不计）；标准电流表 A ，满偏电
第 1 页 共 1 页 恒定电流 五 一、小量程电流表改装成电压表 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)，U g 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． 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R 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 。 (2)将电流表改装为电压表 ①改装量程为2V 的电压表，按公式R x = g I U -R g ，计算分压电阻R x 的值． ②按图4把电流表和电阻箱串联起来，选用电阻箱的阻值等于分压电阻R x 的值． ③改装后的电压表表盘的刻度值，按公式U = m I I ·U m 来计算．其中U m 是改装后电压表的量程． (3)改装后的电压表跟标准电压表核对 ①按图3连接电路． ②闭合开关S ，调整滑动变阻器滑片，使改装的电压表的读数分别是0.5V 、1.0V 、1.5V 、2.0V 等，看标准电压表的读数是否与它一致． ③改装的电压表的读数是满刻度U m 时，看标准电压表的读数U 0，计算满刻度时的百分误差。 5、数据处理 (1)从电流表的刻度盘上读出其满偏电流I g ，根据测出的内阻R g 计算电流表的满 偏电压U g ＝I g R g ， (2)根据公式R x = g I U -R g 计算分压电阻R x 的值 (3)根据改装后校对时的U m 和U 0计算满刻度时的百分误差，即δ=m m U U -U 0 ×100%，例如改装的电压表在满刻度3V 时，标准电压表的读数为3.1V ，满刻度时的百分误差就是δ=1 3133.. =3.2%。 6、注意事项 （1）、滑动变阻器的阻值很大，在闭合S 1前，其阻值应调至最大. （2）、电阻箱R ′不能用滑动变阻器替代. （3）、在S 2闭合后,不能再调节R,以保持电路中总电流不变. （4）、测电表内阻时,必须确保R R ′. （5）、校对改装的电表时,要从零开始连续校对,则滑动变阻器必须接成分压式 .
大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：电表的改装与校正 学生：吴倩萍 所在学院：机电工程学院 班级：车辆工程151班 学号：5902415034 实验地点：基础实验大楼B513 座位号：15 实验时间：第五周周二下午一点开始
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 二、实验原理： 1、将量程为Ig =1mA,阻为R g的毫安表的量程扩大为I＝10mA的电流表的原理图及理论计算公式: R s =I g R g/(I-I g)= R g/(n-1),n=I/I g为电流扩大倍数,R g可以在微安表上找到。其次校准分流I g将标准表调到 5.00mA，同时改装表指向满刻度（这时可能需要改变分流电阻）,电阻R s，记下实际分流电阻，最后校准改装表的等级；分5段逐点校准，填入数据记录表，“下行”指电表读数由高到低逐点进行校准，“上行”则相反. 2、将量程为I g=1mA,阻为R g的毫安表的量程扩大为U＝10V的电压表的原理图及理论计算公式: 先计算分压电阻 R m:R m=U?R g,I g和U为改装后电压量程。再校准分压电阻 R m:将标准表调到 10.00V，同时改装表则调到满刻度（可改变分压电阻R m），同时记下实际分压电阻；最后按照数据记录表校准改装表的等级. 3、将1mA量程的待改装电流表改装为串连分压式欧姆表的原理图及理论叙述: 取U=1.5V,将R x短路,调节R w,使毫安表正好指向 1mA,这时R W+R3+R X=1500?;当R x=1500?时，毫安表读数为0.5mA，这一电阻成为“中值电阻”,R中= R w+R3+R x=1500?，然后按照数据记录表定的R x值标定表面刻度，从而可见，欧姆表的刻度是反向的,1mA 处为0?；0 mA 处为∞?，以I为纵坐标，R x为横坐标作I?R x图并连成光滑曲线.
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验 实验名称：电表的改装与校正 学生姓名：吴倩萍 所在学院：机电工程学院 班级：车辆工程151班 学号：5902415034 实验地点：基础实验大楼B513 座位号：15 实验时间：第五周周二下午一点开始
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 二、实验原理： 1、将量程为Ig =1mA,内阻为R g的毫安表的量程扩大为I＝10mA的电流表的原理图及理论计算公式: R s =I g R g/(I-I g)= R g/(n-1),n=I/I g为电流扩大倍数,R g可以在微安表上找到。其次校准分流I g将标准表调到 5.00mA，同时改装表指向满刻度（这时可能需要改变分流电阻）,电阻R s，记下实际分流电阻，最后校准改装表的等级；分5段逐点校准，填入数据记录表，“下行”指电表读数由高到低逐点进行校准，“上行”则相反. 2、将量程为I g=1mA,内阻为R g的毫安表的量程扩大为U＝10V的电压表的原理图及理论计算公式: 先计算分压电阻 R m:R m=U?R g,I g和U为改装后电压量程。再校准分压电阻 R m:将标准表调到10.00V，同时改装表则调到满刻度（可改变分压电阻R m），同时记下实际分压电阻；最后按照数据记录表校准改装表的等级. 3、将1mA量程的待改装电流表改装为串连分压式欧姆表的原理图及理论叙述: 取U=1.5V,将R x短路,调节R w,使毫安表正好指向 1mA,这时R W+R3+R X=1500?;当R x=1500?时，毫安表读数为0.5mA，这一电阻成为“中值电阻”,R中= R w+R3+R x=1500?，然后按照数据记录表定的R x值标定表面刻度，从而可见，欧姆表的刻度是反向的,1mA 处为0?；0 mA 处为∞?，以I为纵坐标，R x为横坐标作I?R x图并连成光滑曲线.
1.一灵敏电流计，满偏电流为I g=5mA，表头电阻R g=400Ω，若改装成量程为10V 的电压表，应联一个Ω得电阻，新表的内阻为Ω。若将灵敏电流计改装成量程为3A 的电流表，那么这个改装后的电流表的内阻为Ω 。 2.一个量程为0～300μA的电流表，内阻为1000Ω，再给它串联一个99000Ω 的电 阻，将它改装成电压表，改装后电压表的量程为_ V ，用它来测量一段 电路两端的电压时，表盘指针如图，这段电路两端的电压是V 3.有一毫伏表，它的内阻是100Ω，量程为0.2V，现要将它改装成量程为10A 的电 流表，则毫伏表应： A.并联一个0.02Ω 的电阻B．并联一个0.2Ω 的电阻 C．串联一个50Ω 的电阻D．串联一个4900Ω 的电阻 4.把小量程的电流表改装成电压表时，下列说法中正确的是（） A.改装的原理是串联的电阻起了分压作用，使允许加在改装后的电压表两端的电压比加在小量程电流表上的电压大了 B.改装成电压表后，小量程电流表允许通过的最大电流加大了 C．改装成电压表后，小量程电流表的内阻不变 D．改装成电压表后，允许通过改装后的电压表的最大电流比小量程电流表的最大电流大 5.如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G 和一个 变阻器R 组成的，下列说法正确的是： ①甲表是安培表，R 增大时量程增大 ②甲表是安培表，R 增大时量程减小 ③乙表是伏特表，R 增大时量程增大 ④乙表是伏特表，R 增大时量程减小． A．①③B．①④C．②③D．②④ 6.如图所示，其中电流表A 的量程为0.6A，表盘均匀划分为30 个小格，每一小格表 示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的1/2；R2的阻值等于电流表内阻的2 倍，若用 电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值，则下列分析正确的是： A.将接线柱1、2 接入电路时，每一小格表示0.04A B.将接线柱1、2 接入电路时，每一小格表示0.02A C.将接线柱1、3 接入电路时，每一小格表示0.06A D.将接线柱1、3 接入电路时，每一小格表示0.01A 7.如图所示为一双量程电压表的示意图．已知电流表G 的量程为0～100 μA，内阻为600 Ω，则图中串联的分压电阻R1＝Ω，R2＝Ω. 8.如图所示，有一个表头G，满偏电流I g = 500 mA，内阻R g=200Ω，用它改装为有1 A 和10 A 两种量程的电流表，则R1 = Ω、R2 = Ω。 9.一块电压表是由电流表G 和电阻R 串联而成，如右图所示，若使用过程中发现改装 电压表的示数总比标准电压表准确值稍小一些，采取下列哪种措施可以改进 A.在R 上串联一个比R 大得多的电阻 B.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 大得多的电阻 D.在R 上并联一个比R 小得多的电阻 10.一电流表由电流计G 与电阻R 并联而成，如图所示，若在使用中发现此电流表的读数总比 准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进： A.在R 上串联一比R 小得多的电阻 B.在R 上串联一比R 大得多的电阻 C.在R 上并联一比R 小得多的电阻
电表的改装与校准 实验目的： 1.测量微安表头的电阻测值Rg； 2.掌握100mA的电流表头改装成较大电流量程的电 流表与电压表的方法； 3.掌握学会校准电流表与电压表的方法； 实验仪器： 1.FB308型电表改装与校准实验仪器； 2.随仪器配备的专用导线； 实验原理： 1.电流表内阻的测定： 如附件图1所示。当被改电流计(表头)接在电路中时，选择适当的电压E和 R值使表头满偏，记下此 W 时标准电流表的读数 I；不改变电压E和W R的值，用 a 电阻箱 R替代被测电流计，调节电阻箱13R的阻值使标 13 准电流表的读数仍为 I，此时电阻箱的阻值即为被测 a 电流计的内阻 R g 2.毫安表改装成电流表
如附件图2所示，微安表并联分流电阻p R ，使被测电流大部分从分流电阻流过，表头仍保持原来允许通过的最大电流g I 。 并联分流电阻大小 g g g p R I I I R -= 3、毫安表改装成电压表 如附件图3所示， 微安表串联分压电阻s R ，使 大部分电压降落在串联的分压电 阻上，而微安表上的电压降仍不超过原来的电压量程g g R I 。串联分压电阻大小 g g g g s R I U I U U R -= -= 实验步骤： 1. 测定表头电阻；（半偏法和替代法） 2. 将100ua 表头改装成1ma 的电流表的量程 1) 计算分流电阻的参考值并改装 2) 连接电路并校正量程 3) 校正个个刻点 4) 完成电流改造与校准之后，将电流调至最小 3. 将100ua 表头改装成 的电压表的量程 1) 计算分压电阻的参考值并改装 2) 连接电路并校准来量程，确定分压电阻的实验值
实验：把电流表改装成大量程电流表和电压表 弥勒市第四中学 张辉 一、实验目的： 1、用半偏法测电流表的内阻 2、将电流表改装为电压表 二、实验仪器 电流计（表头） 滑动变阻器 开关 电阻箱 电源 导线若干 三、实验原理 电表在电学测量中有着广泛的应用，因此如何了解电表和使用电表就显得十分重要。电流计（表头）由于构造的原因，一般只能测量较小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进行该装，以扩大其量程。万用表的原理就是对微安表头进行多量程改装而来，在电路的测量和故障检测中得到了广泛的应用。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M 磁，使线圈转动并带动指 针偏转。线圈偏转角度的大小与线圈通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转角度直接指示出电流值。 用Ig 表示电流计（表头）的满偏电流，Ug 表示电流计（表头）的满偏电压，Rg 表示电流计的内阻，则Ug=IgRg 即：满偏电压等于满偏电流与内阻的乘积。 1、把内阻为Rg ，满偏电流为Ig 的电流计改装成量程为U 的电压表。所谓改装成量程为U 的电压表，其实质就是在电流计的两端加 上U 的电压电流计刚好满偏，如图1所示为即将要改装的电流计，但是我们不能直接把电压U 加在电流计两端， 因为电流计的满偏电压Ug=IgUg 非常小会烧坏电流计。为了使电流计两端加上U 的电压而使电流计刚好满偏， 得在电流计上串联一个电阻R 来分压，如图2所示当串联一个电阻R 后，在电流计G 和R 电阻的两端加上U 的电压，在R 的阻值为某一值时，电流 计G 两端的电压刚好为满偏电压Ug ，那么如图3所示 虚线框内电流计和电阻R 就可以看成是一个 量程为U 的电压表。 R= 3、把内阻为Rg ，满偏电流为Ig 的电流计改装成量程为I 的电流表，所谓改装成量程为I 的电流表，其实质就是在电流计的两端加上I 的电流，电流计刚好满偏，如图1所示为即将要改装的电流计，但是我们不能直接把电流I 加在电流计两端，因为电流计的满偏电流Ig 非常小会烧坏电流计，为了使电流计两端加上电流I Ig Rg 图1 Ig Rg R 图 2 图3
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： 并联电路的阻值： 新电流表的内阻： 新电流表的每个刻度值表示： （二）电表的非常规接法 电表的常规接法是：电流表串联接入电路中，电压表并联接入电路中，如果没有特别声明，可把电表理想化，即认为电流表的内阻，电压表的内阻；电表的接入和取出对电路不产生影 响。 实际使用中，电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大，这就是非理想电表。非理想电表对电路的影响不能忽略。实验时，在特定条件下电表可以采用非常规接法，即电流表并联在用电器两端，电压表串联在电路中，老师将结合典型试题，对电表的非常规接法作一分析探讨。 1. 电压表的串联接法 （1）要求测量电压表的内阻时，可以把电压表当做定值电阻串联在电路中，此时电压表的示数就是 它两端的实际电压，若用电流表与它串联、由电流表上读出电流示数。用便可计算出电压表的内阻，此接法避免了“伏安法测电阻”的实验中，由于电压表、电流表的接入导致测量值与真实值不符而产 生的误差。 [例1] 某电压表的内阻在~之间，现要较精确测量其内阻，实验室提供下列可选用的 器材： A. 待测电压表V（量程3V） B. 电流表A1（量程）
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U g =I g R g ，如图所示。 电流表的满偏电流I g 满偏电压U g 一般都很小，测量较大电压时，要 串联一个电阻， U AB =I （R g +R ），即U AB ∝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（R g +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R 1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S 1断开S 2，移动触头位置，使电流表指针 指在满偏刻度处，再闭合S 2，改变电阻箱R 2阻值，使电流表指针在2 1I g 刻度处，记下此时电阻箱的阻值R /，则R g =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I g ，电流表内阻R g 代入 U g =I g （R g +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U U U 。 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R g 时，由于闭合电键S 2后，电路的总阻减小，使干路电流大于电流表的满偏电流I g ，故当电流表半偏时，流过电阻箱的电流大于2 1I g ，此时，电阻箱阻值小于R g ，故R g 测 高中物理电学实验：电 表的改装 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 实验：把电流表改装成大量程电流表和电压表 弥勒市第四中学张辉 一、实验目的： 1、用半偏法测电流表的内阻 2、将电流表改装为电压表 二、实验仪器 电流计（表头）滑动变阻器开关电阻箱电源导线若干 三、实验原理 电表在电学测量中有着广泛的应用，因此如何了解电表和使用电表就显得十分重要。电流计（表头）由于构造的原因，一般只能测量较小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进行该装，以扩大其量程。万用表的原理就是对微安表头进行多量程改装而来，在电路的测量和故障检测中得到了广泛的应用。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M磁，使线圈转动并带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与线圈通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转角度直接指示出电流值。 用Ig表示电流计（表头）的满偏电流，Ug表示电流计（表头）的满偏电压，Rg表示电流计的内阻，则Ug=IgRg 即：满偏电压等于满偏电流与内阻的乘积。 1、把内阻为Rg，满偏电流为Ig的电流计改装成量程 为U的电压表。所谓改装成量程为U的电压表，其实质就是在电流计的两端加上U的电压电流计刚好满 Ig Rg 偏，如图1所示为即将要改装的电流计，但是我们不能直接把电压U 加在电流计两端，因为电流计的满偏电压Ug=IgUg 非常小会烧坏电流计。为了使电流计两端加上U 的电压而使电流计刚好满偏，得在电流计上串联一个电阻R 来分压，如图2所示当串联一个电阻R 后，在电流计G 和R 电阻的两端加上U 的电压，在R 的阻值为某一值时，电流计G 两端的电压刚好为满偏电压Ug ，那么如图3所示 虚线框内电流计和电阻R 就可以看成是一个量程为U 的电压表。 R= 3、把内阻为Rg ，满偏电流为Ig 的电流计改装成量程为I 的电流表，所谓改装成量程为I 的电流表，其实质就是在电流计的两端加上I 的电流，电流计刚好满偏，如图1所示为即将要改装的电流计，但是我们不能直接把电流I 加在电流计两端，因为电流计的满偏电流Ig 非常小会烧坏电流计，为了使电流计两端加上电流I 而使电流计满偏，得在电流计上并联上一个电阻R 来分流，如图4所示，当并联一个电阻R 后，在电流计G 和R 电阻的两端加上I 的电流，在R 的阻值为某一值时，电流计G 两端的电流刚好为满偏电流Ig ，那么如图5所示 虚线框内电流计和电阻R 就可以看成是一个量程为I 的电流表。 R= 图 3 R 图4 图5 电学基础 【实验目的】 （1）学会看电路图和连接简单的电路。 （2）掌握电学常用仪表的使用方法和仪表误差限?仪的计算方法。 （3）掌握电流表电压表的扩程改装。 （4）学习万用电表的使用方法及电路故障的判断和排除方法。 （5）学会用作图法处理数据。 【实验原理】 电表的扩程和校准 假定我们仅有一个测量量程很小的电表或表头，而我们要测的电流或电压大于我们拥有电表的量程，最简单可行的方法是在我们所拥有电表的基础上加以扩程，把它改装成所需量程的电流表或电压表。下面分别简述电流表和电压表扩大量程的方法。 1）电流表扩大量程的方法 电流表扩大量程的方法如图3.4.7所示，使超过量程的 电流部分从分流电阻R p 流过即可。并联不同电阻值R p ，即 得到不同量程的扩程电流表。 分流电阻R p 的计算： 该被扩程电流表满度电流为I r ，内阻为R g ，需要扩大到 量程I ，I /I g ＝n ，n 为扩大的倍数，由g g g p ()I R I I R =-可得 g p 1R R n =- （3.4.9） 上式表明，如果知道了被扩程电流表或表头的内阻和所需扩大的倍数，即可求得分流电阻的阻值R p ，并完成电流表的扩程。 2）电压表扩大量程的方法 如图3.4.8所示，电压表扩大量程的方法是在被扩程表（或表头）前串联一分压电阻R s ，使超过扩程表量程 的那部分电压压降在分压电阻R s 上。串联不同阻值的R s ，可以得到不同量程的扩程电压表，R s 为分压电阻。 分压电阻R s 的计算： 该被扩程表满量程电流为I g ，内阻为R g ，若需改装成量程为V 的电压表，则 g g s ()I R R V += （3.4.10） s g g V R R I =- （3.4.11） 可见，欲将量程g g g V I R =的电压表扩大成量程为V 的电压表， 只需给被扩程表串联阻值 图 3.4.7 R s V s V g mV I g 图3.4.8 电压表与电流表的改装（学案） 学习目标 1知道将小量程的电流计改装成大量程的电流表和电压表的原理。 2能够利用串并联电路相关知识对改装电路进行相关的计算。 学习内容 一、电流计（又称小量程电流表） 1、内部结构：永久性磁铁，矩形线圈（附有指针），游丝（阻碍指针偏转，偏转越大，其阻碍越大） 2、工作原理：通电线圈在磁场中受力偏转，当线圈受的力与游丝阻力相等时，指针不动，便于读数。因为θ∝I，所以电流计的刻度是均匀的。 3、重要参数（例如某表头内阻Rg=120Ω，满偏电流Ig=3mA，满偏电压U g＝0.36V）。 ⑴满偏电流I g：允许通过的最大电流，此时指针偏满。 ⑵内阻R g：就是线圈的电阻（电流计的电阻）。 ⑶满偏电压U g：加载在电流计两端的最大电压。 三者的关系：U g=I g·R g（灵敏电流计的U g、I g一般都很小，在100μA左右） 4、⑴该表头如何测电流、测电流时的量程是多少？ ⑵该表头能否用在电路中测量电压、测量电压时的量程多少、表盘如何修改？ 答：⑴串联在电路中，量程仅3mA。 ⑵可以，并联在电路中，量程仅0.36V ，将电流值换成相应的电压值就可以了。 二、利用串并联电路知识计算下列两题。 引题1：图中，已知R =10欧，R=990欧。求： g ①当U=0．5伏时，I= 0.5 mA，此R g上分担的电压是5 mV. ②当U=1伏时，I= 1 mA，此R g上分担的电压是10 mV. ③当U=2伏时，I= 2 mA，此R g上分担的电压是20mV. ④如果电路中允许的最大电流是3mA，则R g分担的电压是多少毫伏？整个电路能承受的最大电压是多少伏？ 答：30mV 3V 讨论： ①如果把R g换成一只电流计（重要参数R g=10欧，Ig=3mA ，Ug=30毫伏），能否用上图装置去反映 加在AB两端的电压是多少？ ②此时原电流计的刻度如何修改？ ③根椐题中的条件，此电压表的量程是多少？ ④由此可知，将电流计改装成电压表的原理是什么？ ⑤如果将某电流计的电压量程扩大n倍，则应串联的分压电阻是多大？ 引题2：图中，已知R =31欧，R=0．25欧。求： g ①当I=０．25A时，通过R和R g上的电流分别是2mA，248mA. ②当I=０．50A时，通过R和R g上的电流分别是 4 mA，596mA. ③当I=０．75A时，通过R和R g上的电流分别是 6 mA，744mA. ④如果R g上允许通过的最大电流是8mA，则流进整个并联电路的总 电流是多少？ 答：1A 讨论： 26９477６677实验:电表的改装 基础过关:如果某电流表内阻为R gΩ,满偏电流为I gｕＡ，要把它改装为一个UV的电压表，需要_____联一个阻值为_＿__＿___＿＿＿___＿＿Ω的电阻；如果要把它改装为一个IA的电流表,则应＿___联一个阻值为__＿___＿＿＿_＿＿___Ω的电阻. 1．电流表的内阻是R g=２０0Ω,满刻度电流值是I g=500微安培，现欲把这电流表改装成量程为１.0V的电压表，正确的方法是[ ］ A.应串联一个0．１Ω的电阻Ｂ.应并联一个0.１Ω的电阻 Ｃ．应串联一个１800Ω的电阻D．应并联一个180０Ω的电阻 2.(２0１1年临沂高二检测)磁电式电流表（表头）最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G，内阻R g=３0 Ω,满偏电流I g=5 mＡ,要将它改装为量程为0～3 Ａ的电流表,所做的操作是（) A.串联一个５７0Ω的电阻B．并联一个570 Ω的电阻 Ｃ.串联一个0.０5 Ω的电阻 D.并联一个0．05 Ω的电阻 3.如图2－4－17所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流表Ｇ和一个变阻器Ｒ组成，下列说法正确的是() A．甲表是电流表,R增大时量程增大 B．甲表是电流表,R增大时量程减小 Ｃ．乙表是电压表，R增大时量程增大 D.乙表是电压表，Ｒ增大时量程减小 ４．用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电 压表．将它们串联起来接入电路中,如图2－4-21所示,此时(） A．两只电表的指针偏转角相同 B.两只电表的指针都不偏转 C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 ５.(201１年黄冈高二检测）已知电流表的内阻Ｒｇ=１20 Ω，满偏电流Iｇ＝3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3A的电流表，应并联多大的电阻? 6、用相同的灵敏电流计改装成量程为3Ｖ和15V两个电压表,将它们串联接人电路中，指针偏角之比为＿___＿_,读数之比＿__＿_＿__。用相同电流计改装成0.６A和3A 的两个电流表将它们并联接入电路中,指针偏角之比_____＿_，读数之比＿＿____＿＿_. 7.一只电流表,并联０.０1Ω的电阻后，串联到电路中去,指针所示0.４A,并联到 《电压表和电流表的改装》教学设计 一、设计思想 复习电路串并联知识，以电流计为主线，开始即用问题引入，让学生思考如何用额定电流较小的电表测量大电流，如何用额定电压较小的电表测量大电压？学生可以运用刚学习的串并联电路知识思考，深化学生认识；通过例题，让学生亲自计算、设计，提高学生解决问题能力。最后通过多量程电表的练习题，进一步拓展学生对这部分知识的应用。二、教材分析 按教材，电表的改装并未单独成节，而是在串并联电路里，以习题的方式呈现但电表的改装是高考的一个重点内容，通过这个内容的学习，可以让学生知道如何设计电路，如何进行误差分析，因此有必要详细深入的讲解，让学生从根本上搞清其原理和相关知识。 三、学情分析 学生已经有串并联知识基础，但对串联分压、并联分流的思想还没有强化，应用起来有困难，需要通过本节课的学习进一步提高。 高二的学生（尤其是理科）也需要进行独立思考、分析来获得思维的提升。教师应当充当指导者角色，由学生自主设计出电表改装方案。 四、教学目标 1、知识与技能：了解小量程电流表的工作原理及基本参数，理解将小量程电表改装成大 量程电流表及电压表的方法。 2、过程与方法：通过自主设计解决电表量程扩大的问题，进一步熟悉串并联电路的特点， 提高灵活运用的能力。 3、情感态度与价值观：通过对实验设计培养学生实验技能与科学素养。 五、重点难点 G 重点：电流表、电压表改装原理的理解 难点：改装后电表的串并联应用 六、教学方法 启发式提问、讲解法、学生自主学习法 七、教学过程 （一）复习串并联知识 （二）介绍电流计， （三）思考与讨论，（如右图)抛出问题引入新课 如图所示，为某一电流表G的刻度盘，如果图中电流表的内阻是100Ω，请在这个刻度盘上对应1、2、3的下面标出相应的电压数值（单位为V）．学生思考讨论时间画电路图。 【问题】如何用小量程的电表（电压或电流）测量大电压或电流？画出电路图来。 电压表：串联一个电阻分压；电流表：并联一个电阻分流。 （四）相互讨论，新课教学 利用实物投影展示同学们的实验方案[电路图]，归纳总结：同学们用的是什么原理？[串联分压，并联分流] Ig 实验：电表的改装 基础过关：如果某电流表内阻为R gΩ，满偏电流为I g uA，要把它改装为一个UV的电压表，需要_____联一个阻值为________________Ω的电阻；如果要把它改装为一个IA的电流表，则应____联一个阻值为_ ______________Ω的电阻． 1．电流表的内阻是R g=200Ω，满刻度电流值是I g=500微安培，现欲把这电流表改装成量程为1．0V的电压表，正确的方法是[ ] A．应串联一个0．1Ω的电阻B．应并联一个0．1Ω的电阻 C．应串联一个1800Ω的电阻D．应并联一个1800Ω的电阻 2.(2011年临沂高二检测)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G，内阻R g＝30 Ω，满偏电流I g＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是() A．串联一个570 Ω的电阻B．并联一个570 Ω的电阻C．串联一个0.05 Ω的电阻D．并联一个0.05 Ω的电阻3．如图2－4－17所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成，下列说法正确的是() A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．甲表是电流表，R增大时量程减小 C．乙表是电压表，R增大时量程增大 D．乙表是电压表，R增大时量程减小 4．用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表．将它们串联起来接入电路中，如图2－4－21所示，此时() A．两只电表的指针偏转角相同 B．两只电表的指针都不偏转 C．电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D．电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 5.(2011年黄冈高二检测)已知电流表的内阻R g＝120 Ω，满偏电流I g＝3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A 的电流表，应并联多大的电阻？ 6、用相同的灵敏电流计改装成量程为3V和15V两个电压表，将它们串联接人电路中，指针偏角之比为______，读数之比________。用相同电流计改装成0.6A高中物理电学实验：电表的改装
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