实验：电流表的改装、测电源内阻
一、把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．
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． 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)本实验比较复杂，因此必须先把实验步骤确定好。第一步：测R g ；第二步：计算分压电阻R x ，并将R x 与电流表串联起来，改装成电压表；第三步：校对改装后的伏特表．
(2)测电流表的内阻时，闭合S 1前，电位器R 应调至电阻最大值，以免闭合S 1后通过电流表电流过大损坏电流表．
(3)S 2闭合后，在调节电阻箱R ′的阻值时，不能再改变R 的阻值，否则将改变电路的总电流，从而影响实验的准确度．
(4)测电流表内阻时，必须确保电位器阻值R 远大于电阻箱的有效值R ′． (5)将改装后的电压表与标准电压表校对时，滑动变阻器应采用分压式接法．
7、误差分析
利用“半偏法”测出电流表内阻R g =R '，事实上当S 2闭合后电路结构已发生变化，导致线路总电阻R
总减小，由闭合电路的欧姆定律I =
r R E
+知，线路上的电流增大，当流过电流表的电流为2
g I 时，流过电阻箱的电流大于2
g
I ，故知R ' 内阻测小的电流表改装成电压表后，电压表内阻的真实值比计算值大，故改装量程偏大． 【试题解析】 例1 两个电压表甲、乙是由完全相同的电流表改装而成．它们的量程分别为5V 、15V ．为了测量15～20V 的电压，甲、乙串联起来使用，则两表的 ( ) A ．读数相同 B ．指针偏转角度相同 C ．读数正比于表的内阻 D ．指针偏转角度正比于表的内阻 解析 电流表改装成电压表以后，表头的内阻R g 并没有变化．其量程也没有发生变化，变化的只是等效表的内阻(包括串联电阻与R g 在内的总电阻)，两电压表中因电流相同，故两表指针偏转角度相同．而读数是由整个电表内阻分压所决定，表盘是改装后的刻度值，故读数正比于表的内阻(表头内阻R g 与分压电阻之和)，故选B 、C 。 例2 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r 1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测量多组数据。 器材(代号) 规 格 电流表(A 1) 量程10mA ，内阻r 1待测(约40Ω) 电流表(A 2) 量程500μA ，内阻r 2=750Ω 电压表(V) 量程10V ，内阻r 3=10kΩ 电阻(R 1) 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器(R 2) 总电阻约50 kΩ 电池(E ) 电动势1.5伏，内阻很小 开关(S) 导线若干 (1)画出电路图，标明所用器材的代号； (2)若选用测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式为 ，式中各符号的物理意义是 。 解析 本题的实质仍然是伏安法测电阻。 待测电流表A 1的量程I 1=10mA ，内阻r 1约为40Ω，则电流表A 1两端的最大耐压为U 1m = I 1m r 1=10×10-3×40V=0.4V 。 若用量程为10V 的电压表与电流表A 1并联测电压，电压表的读数误差太大，此电压表不能选用． 因为已知电流表A 2的内阻r 2=750Ω，量程I 2=500μA ，A 2两端的最大电压U 2m = I 2m r 2=500×10-6×750V=0.375V ，用电流表A 2与电流表A 1并联，可设法做到并联后电压不大于0.375V ，则电流表A 1与电流表A 2两端电压相等，有I 1 r 1= I 2 r 2，则r 1= 1 2 I I r 2，式中I 1为流过电流表A 1的电流，I 2为流过A 2的电流，r 1为电流表A 1的内阻，r 2为电流表A 2的内阻． 若要测量精度高，电压、电流调节范围应大些，滑动变阻器采用分压式接法效果更佳，电路图如图4所示． 例3 图5甲中E 为电源，其电动势为E 1，R 1为滑动变阻器，R 2为电阻箱，A 为电流表，用此电路经以下步骤可近似测量A 的内阻R A 。①闭合S 1，断开S 2，调节R 1，使电流表数等于其量程I 0；②保持R 1不变，闭合S 2，调节R 2，使电流表的读数等于 2 I ，然后读出R 2 的值，取 R A ≈R 2。 (1)按图5甲中所示电路图在图5乙所给出的实物图中画出连接导线。 (2)真实值与测量值之差除以真实值作为测量结果的相对误差，即 2 2 R R R A -；试导出它与电源电动势E 、电流表量程I 0及电流内阻R A 的关系式． (3)若I 0=10mA ，真实值R A 约为30Ω，要想使测量结果的相对误差不大于5％，电源电动势最小应为多少? 解析 本题是2001年全国高考题，它是用半偏法测量电流表内阻的实验再现． (1)依据图 所示的电路图，连线如图6所示． (2)由步骤①得 A R R E +1= I 0 由步骤②得 2 2 1R R R R R E A A ++·22R R R A +=20I 联立可解得 22R R R A -=E I 0 R A (3)由相对误差的定义可知，真实值R A 与测量值R 2之差与真实值R A 的比值不大于5%，即应有 2 2 R R R A -≤5％，由(2)知，即为E I 0 R A ≤5％，将I 0=10×10-3A 、R A =30Ω代入即可求得E ≥6V ，即电源的电动势最小为6V 。 二、测定电源的电动势和内阻 1、实验目的： (1)加深对闭合电路欧姆定律的理解 (2)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用． (3)学会用伏安法测电池的电动势和内阻． (4)学会利用图象处理实验数据． 2、实验原理： 本实验的原理是闭合电路欧姆定律。 具体方法为：(1)利用如图1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U 、I 值，由U ＝E-Ir ，可得：U 1＝E-I 1r ，U 2＝E-I 2r ，解之得： 211221I -I U I -U I E = ，2 112I -I U -U r = (2)利用如图1示的电路，通过改变R 的阻值，多测几组U 、I 的值(至少测 出6组)，并且变化范围尽量大些，然后用描点法在U 一I 图象中描点作图，由图象 纵截距找出E ，由图象斜率tan θ=I U ??=m I E =r ，找出内电阻，如图2所示． 3、实验器材 电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池． 4、实验步骤 (1)恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接人电阻值最大的一端． (2)闭合开关S ，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数． (3)将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数． (4)继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数． (5)断开开关S ，拆除电路． (6)在坐标纸上以U 为纵轴，以I 为横轴，作出U 一I 图象，利用图象求出E 、r 。 5、数据处理 (1)本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U 、I 值，做U 一I 图象，所得图线延长线与U 轴的交点即为电动势E ，图线斜率的值即为电源的内阻r ，即r=I U ??=m I E ．如 图2所示． (2)应注意当电池内阻较小时，U 的变化 较小，图象中描出的点呈现如图3 (甲)所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大．为此，可使纵轴不从零开始，如图3 (乙)所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r 。 6、注意事项 (1)电流表要与变阻器串联，即让电压表直接测量电源的路端电压． (2)选用内阻适当大一些的电压表． (3)两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差． (4)尽量多测几组U 、I 数据(一般不少于6组)，且数据变化范围要大些． (5)做U 一I 图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布在直线两侧． 7、误差分析 (1) 偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U 一I 图象时描点不 很准确． (2)系统误差：系统误差来源于未计电压表分流，近似地将电流表的示数看作干路电流．实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图 4中实线(a )所示的图象，那么考虑到电压表的分流后，得到的U 一I 图象应是图4中的虚线(b )，由此可见，按前面给出的实验电路测出的电源电动势E 测 【试题解析】 例1 如图5所示为测干电池的电动势和内阻的电路图，用两节干电池串联做电源(每节电池电动势接近1.5V ，内阻约为0.5Ω)，除给出的电源、导线和电键外，还有以下器材： A ．直流电流表，量程0～0.6A ，内阻0.5Ω B ．直流电流表，量程0～3 A ，内阻0.1Ω C ．直流电压表，量程0～3 V ，内阻1k Ω D ．直流电压表，量程0～15 V ，内阻5k Ω E ．滑动变阻器，阻值范围0～20Ω，额定电流2 A F ．滑动变阻器，阻值范围0～100Ω，额定电流1.5 A 其中电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 ，改变R 的阻值，得到两组U 1、I 1，U 2、I 2的测量值，则内电阻r = ，电源电动势E = 。 解析 电压表和电流表选择的原则是： (1)不超过表的量程；(2)在测量中，指针偏转的范围大． 依据这两点，电压表选0～3 V 量程的C ，电流表选0～0.6 A 量程的A ． 滑动变阻器选择的原则是： (1)不超过它允许通过的最大电流；(2)便于调节． 依据这两点，当电路中电流在0.6～0.3 A 时，对应电路中的电阻值为5～10Ω，所以滑动变阻器选阻值范围为0～10Ω，故选E ． 根据闭合电路欧姆定律E = U 1+ I 1r ，E = U 2+-I 2r ，解之得：211221I -I U I -U I E =，2 112I -I U -U r = 所以，本题中的各空依次填写：C A E 2112I I U U -- 2 12 112I I I U I U -- 例2 (1)用图6(乙)所示电路测定电源电动势和内电阻， 主要存在什么误差?试分析这种误差对测量结果的影响． (2)用图7 (甲)、(乙)、(丙)、(丁)所示U —I 图象法求解电源电动势和内电阻主要存在什么误差，试对图中所示情况进行误差分析． 解析 (1)用图6 (乙)所示电路来测量存在着系统误差．这是由于电压表的分流I V ，使电流表示值I 小于电池的输出电流I 真 ，I 真=I +I V ，而I V = V R U ，显见U 越大I V 越大，只有短路时U =0才有I 真=I =I 短，即B 点，它们的关系可用图6 (甲)表示，实测的图线为AB ，经过I V 修正后的图线为A ′B ，即实验测的r 和E 都小于真实值，实验室中J0408型电压表0～3V 挡内阻为3k Ω，实验中变阻器R 的取值一般不超过30Ω，所以电压表的分流影响不大， 利用欧姆定律可导出r =V R r r 真真+1，E =V R r E 真真 +1，可知r 真 ，这在中学实验室中是容易达到的，所以课本上采取这种电路图，这种接法引起误差的原因都是由于电 压表的分流影响． (2)用图象法求解电源电动势E 和内电阻r 存在着偶然误差．这是由于图线在U 轴上的截距为电动势E ，在横轴(I )上的截距为短路电流I 短仅在U 、I 坐标原点“O ”重合的坐标系中成立，在下列几种情形中须注意： a ．图7 (甲)中图象与纵轴截距仍是电动势E ，但与横轴截距不是短路电流I 短，所以电源内阻r =11I U -E =4 02151...-Ω=0.75Ω，这是纵轴未动，横轴向上平移1.2V 坐标后的图象； b ．图7(乙)中横轴未动，纵轴向右平移1.0A 坐标，则横轴截距仍是I 短 ，而与纵轴截距不再是E ， r =1I I U -短=0 10301...-Ω=0.5Ω，E =I 短·r =3.0×0.50V=1.50V ； c ．图7(丙)中，纵轴向右平移、横轴向上平移，则图线与纵轴的截距不是E ，图线与横轴截距不是I 短， E 和r 由E =U +Ir 和r =tan α=1212I I U U --=012160 0750....--Ω=0.75Ω，E =1.50V ； d ．图7(丁)中下部分大面积坐标纸都得不到利用，其原因之一是电池是新的，内阻很小；其二是纵坐 标比例太小，且与横坐标无区分度；每组电压、电流值太接近． 综上述，作图时可使纵坐标(或横坐标)不从零开始，把纵坐标比例放大些，并注意选择直线走向(通过哪些点，如何使其余少数点尽可能均匀分布在直线两侧，)可使误差小些．若纵、横轴截距意义不是E 和I 短，则计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值． 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 半偏法测电流表和电压表的内阻实验系统误差分析 湖北省监利县朱河中学黄尚鹏 摘要：本文从理论上运用严格的数学方法对半偏法测电流表和电压表的内阻实验的系统误差进行了分析，从而给出半偏法测电流表和电压表内阻的实验条件，以供大家参考。 关键词：半偏法系统误差相对误差闭合电路欧姆定律并联分流串联分压 一、半偏法测电流表的内阻实验系统误差分析 半偏法测电流表的内阻实验电路原理图如图 1 所示，实验操作步骤如下： 图1 第一步：开关、闭合前，将滑动变阻器的阻值调到最大。 第二步：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏。 第三步：保持开关闭合，滑动变阻器不动，闭合开关，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏。 第四步：记下此时电阻箱的阻值，则电流表的内阻。 本实验要求滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，即，这样就可近似认为开关闭合前后干路中的总电流是不变的。但事实上，当开关闭合后，干路中的总电流 是变大的，当电流表半偏时，通过电阻箱的电流比通过电流表的电流要大，根据并联分流规律可知，半偏法测出的电流表的内阻要比电流表的实际内阻小。下面笔者从理论上运用严格的数学方法对该实验的系统误差进行分析。 假定电源的电动势为，内阻为，电流表的满偏电流为。 闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏时，根据闭合电路欧姆定律得 （1） 闭合开关，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏时，根据闭合电路欧姆定律及并联分流公式得（2） 联立（1）和（2），消除和得（3） 由（1）解得，将其代入（3）得（4） 由（3）可知，且当，即时，近似成立。 由（4）可知与的相对误差（5） 由（5）可知，电源的电动势越大，相对误差越小。 结论：用半偏法测电流表的内阻时，测量值比真实值小，为减小实验误差，应使滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，即，而要做到这一点，必须使用电动势较大的 电源，且为防止电流表过载，必须用大阻值的滑动变阻器与之匹配，可见电源的电动势的大小对误差起主导作用。 二、半偏法测电压表的内阻实验系统误差分析 半偏法测电压表的内阻实验电路原理图如图 2 所示，实验操作步骤如下： 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. 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 用电流表测电流实验报告单 一、知识准备： 1、电流用字母表示，电流的单位是，用符号表示。 2、在实验室中，用来测量电路中的电流，该仪表用符号表示。 3、使用电流表要注意： (1)电流只能从电流表的接线柱流人，从接线柱流出； (2)电流表只能联在电路中； (3)被测电流 (选填“能”或“不能”)超过电流表的量程； (4)读数时，应该认清所用量程及其对应的值； (5)绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接在上。 4、请读数 A A A 二、实验名称:用电流表测电流 三、实验目的：学会正确使用电流表测电流 四、实验器材： ，小灯座2个，小灯泡2个，学生电源，开关，导线若干。 五、实验步骤： 1．观察电流表的量程和最小分度，并记录在实验记录表中。 2．检查并调节指针对准 。 3．用电流表测串联电路中电流强度： 将两灯座（带灯泡）和单刀开关组成串联电路，接 在直流电源上，如图所示。将电流表先后串联在三个不同位置上，分别 读出并记录下电流表中示数I a 、I b 和I c ，比较这些数据。 4．用电流表测并联电路中的电流强度： 将两个带灯泡的灯座组成并联电路，再与单刀开 关串联接在直流电源上，如图所示。先用电流表 测出第一个灯泡的电流I A ，再测出第二个灯泡的 电流I B ，最后测出干路电流I C ，比较这些数据。 5．整理实验器材。 【注意事项】 1．在测量前应首先估计被测电流的大小，选用适当的量程。若难估计被测电流的大小，应先使用最大的量程试触，若指针示数很小，再改接小量程的。 2．两个灯泡最好选用不同规格的，这样并联时I 1和I 2才不相等，以免学生产生并联支路电流相等的错觉。 3．指导学生读取安培计示数时，应强调必须等指针稳定在某一刻度时再读取，视线应与刻度盘面垂直，不可斜视，读取示数才准确。 六、实验数据记录： 1、认识电流表： （1）观察实验室使用的电流表的量程有 个，量程分别是 和 （2）观察电流表的刻度值：对0～3A 量程来说，每大格表示 每小格 a b c 附录二：半偏法测量电流表或电压表的内阻 一、在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻. 测量电路如图9-4-16所示.E 为电源，其电动势为E ，其内阻可以忽略；R 1为总阻值较大的滑动变阻器；R 2为电阻箱.A 为被测电流表.用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻RA ：①闭合K 1，断开K 2，调节R 1，使电流表读数等于其量程I0； ②保持R 1不变，闭合K 2，调节R 2，使电流表读数等于I0/2； ③读出R 2的值，则RA=R2. 图9-4-16 （1）按照电路图在所给出的实物图9-4-17中画出连接导线； 图9-4-17 （2）若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电流表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小？ （3）真实值与测量值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即（R A -R 2）/R A .试导出它与电源电动势E 、电流表量程I0及电流表内阻Ra 的关系式. 解析： （3）相对误差与电源电动势等各量的关系，需结合闭合电路欧姆定律进行分析. 由步骤①得I0=E/（R 1+R A ），由步骤②知后来电路总电阻为A A R R R R R R ++=221总，通过电流表的电流总 R E R R R I A ?+=2202，以上三式联立得E R I R R R A A A 02=-. 答案：（1）实物连线如图9-4-18所示. 图9-4-18 （2）闭合K2后，回路的总电阻减小，总电流将增大.因此当电流表读数等于I0/2时，通过电阻箱的电流将略大于I0/2，实际上电阻箱的电阻比表头电阻小一些，也就是说测量值比真实值偏小. （3）E R I R R R A A A 02=-。 二、关于半偏法测电流表内阻 如图，课本上说要减小误差，就要使R1>>R2.。这是为了减小K2闭合前后干路电流变化，但有一点我不明白：这个R1指的是滑线变阻器总电阻还是使电流表满偏时的电阻。 我们老师说选滑线变阻器总电阻越大的越好，但我不明白选大了有什么用，在电动势一定的情况下，要电流表满偏R1必须是个定值，应该说选大选小不影响才对啊（个人理解） 望高手解答 问题补充： 我想问的是那个R1>>R2中R1指的是滑线变阻器最大电阻还是当电流表满偏时的滑线变阻器电阻 电流表有内阻，相当于两个电阻并联，为避免分流，减小误差，应使滑动变阻器电阻越大越好。 用电压表和电流表测电阻实验报告（人教版） 1、实验目的：_______________________________________________________ 2、实验器材：__________、__________、__________、__________、__________、 __________、_________________。 3、实验电路图：(如右图所示) 4、实验原理：______________________ 5、实验注意事项： 压表都应处于最大量程，滑动变阻器的电阻处于电阻最大的状态，开关应断开。 ②连接完毕，能够试触一下，闭合开关，如发现指针摆动过大，指针反向偏转等情况，应立即断开电源，避免损坏电表。 ③用滑动变阻器改变电路中电流时，电表的量程要恰当，选择电表的量程过大，指针偏转过小，会影响读数的精确度，电表每次的读数相差要尽量大些，以减小实验误差。 ④数据处理可采用计算法，即根据每一组的电压和电流强度值，根据R U I 计算电阻 值，再取平均值。 6、实验步骤： A．按电路图连接线，此时电键应处于断开状态，且让滑动变阻器，处于最大电阻值。 B．估算或用试触确定所选伏特表和安培表量程是否恰当，若不当，则调整。 C．检查电路无误后，接通电路，开始实验。 D．闭合开关，观察和记录安培表，伏特表的示数填入下面表格中（或自己设计表格）。 E．改变滑动变阻器滑动片的位置，重复步骤D，并根据欧姆定律计算出三次测量的 平均值。 数据 次数 U（伏）I（安）Rx(欧) Rx的平均值(欧) 1 2 3 （3）计算出Rx的三次阻值，求出Rx的平均值。Rx=(Rx1+Rx2+Rx3)/3 7、实验结果：Rx=(R1+R2+R3)/3＝_______________________=________欧姆 8、整理器材：实验完毕要整理好仪器。 ☆☆☆(实验要求：积极动手，按要求操作，记录数据、计算结果要实事求是。实 验完毕后，将导线取下捆成一捆，并将仪器排放整齐。) ☆☆☆ 1.★串联、并联电路的特点： 在使用欧姆定律对电路实行判定和计算时必须要充分利用串联，并联电路的特点。 1、串联电路的特点： ⑴在串联电路中，电流强度处处相等 用公式写出为I总＝I1＝I2＝I3＝…… ⑵在串联电路中，总电压等于各段电压之和 物理八年级人教新课标 实验用电流表测电流 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998 实验：用电流表测电流 初三( )班姓名:______________ 座号:______ 1.电流表正确使用要注意以下几点：(“两要、两不要、两看清”) “两要”：电流表要串联在被测电路中，电流要“＋”入“－”出。 “两不要”：被测电流不要超过电流表量程，不要把电流表直接连到电源的两极上。 “两看清”：看清电流表所用量程，看清每一小格所表示的电流值。 2.实验内容及注意事项： （1）内容： ①用电流表测量串联电路不同位置的电流强度，把测得的I1、I2、I3、三个数据记录到实验 报告表格里。 ②用电流表测量并联电路支路和干路的电流强度，把测的I1、I2、I3、三个数据记录到实验 报告表格里。 （2）实验注意事项： ①连接时，先把各仪器按电路图上位置排列好，（串联电路：根据“电流流向法”； 并联电路：“先支路、后干路、再电源”）连线过程中，开关S应保持断开。 ②连线完毕，应按照电路中电流流向检查线路是否接错是否会出现短路，电流表正、负接线 柱是否接反，各接线柱是否旋紧。检查、纠正完毕，才能闭合开关。 ③在不能预先估计电流强度的情况下，可用导线试触电流表的最大量程接线柱，如指针的示 数较小，在小量程范围内，再换较小量程连接。 ④实验结束后，应整理好实验器材。（将导线取下，捆成一捆） 3.根据实验结果讨论以下问题：（讨论后，将实验结果填入实验表格里） ①串联电路各处电流强度是否相等 ②并联电路中各支路的电流强度和干路的电流强度是否相等 各支路的电路强度电流强度之和跟干路的电流强度有什么关系 （注意：由于误差，测出并联电路干路中电流和各支路电流之和并不严格相等，这是合理 的，也是允许的。实验中不要编数据，弄虚作假，应有实事求是的态度。） 实验报告 实验：用电流表测电流强度 实验目的：练习使用电流表测电路中的电流；研究串联电路和并联电路中的电流关系。 器材：两节干电池（或其他电源），一只电流表，两个小灯泡，一个开关，导线若干条。 2016高考实验专题三：半偏法测电流表和电压表的内阻 一、半偏法测电流的内阻 1、实验电路图：如图1所示是用半偏法测电流表内阻的电路． 2、实验步骤： ①先断开开关S2，闭合开关S1，调节R1使电流表指针满偏． ②保持R1不变，闭合开关S2，调节Ｒ2，使电流表的指针处于半偏状态，则电流表的内阻R g=Ｒ2．Array 3、实验条件：①滑动变阻器R1的阻值远大于电流表 的内阻，②选用电动势较大的电源 4、实验误差：R测 假定电源的电动势为，内阻为，电压表的满偏电压为。当，开关闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电压表满偏时，根据闭合电路欧姆定律 得,其中（1） 调节电阻箱的阻值，使电压表半偏时，根据闭合电路欧姆定律及串联分压公式得 （2）方法一： 联立（1）和（2），消除和得 （3） 显然，且与的相对误差 物理教案－实验：用电流表测电流 教学目标 知识目标： ．学习正确使用电流表. ．研究串联和并联电路中电流的特点. 能力目标： ．通过实验培养学生的动手操作能力. ．通过对实验数据的分析，及对串并联电路中电流规律的总结，培养学生分析概括归纳能力. 情感目标： 在教学过程中应注意培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想，对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风. 教学建议 教材分析 本节实验旨在使学生学会正确使用电流表，培养学生连接电路的技能和更具体的认识串、并联电路，并通过实验使学生自己总结出串、并联电路的电流特点，从而更好的认识这一规律.从教材安排上看，这是一个探索性实验. “用电流表测电流”的实验是学生次遇到的定量的电学实验，在本实验中，学生要完成从组成电路到读取数据的各 种技能，对学生的技能要求比较明显，并且要正确对待和分析实验数据，这有利于培养学生实事求是的态度和客观分析的方法. 教法建议 ）为提高课堂实验效果，要做好实验准备工作，预先对各实验小组的器材做一次检查，并准备一些备用器材，使教师不至于忙于排除器材的故障，而影响对学生的指导作用）这是学生次做电学实验，要提出严格要求.逐步使学生养成严肃认真的实验作风和按操作规程做实验的习惯. ）在学生动手实验之前，教室要进行一次本实验的示范操作，以减少学生实验的盲目性.并且示范要按实验步骤进行，应注意把有关知识、技能、非智力因素交叉融合在一起，穿插在各个有关的实验步骤中讲解，以求通过示范，达到清晰实验思路、规范式样操作、培养良好习惯等目的. ）本节课的任务很重，具有一定的难度，实验前，必须首先掌握如下几方面的内容：首先是串、并联电路的区别；其次是电流表的使用规则，并明确电路元件的特性和作用.另外可让学生预习实验内容，了解本实验是一个探索性实验，明确探索的目的是什么. )实验课应尽可能的让学生多支配实验时间，教师讲解要简介明了. 教学设计方案 物理实验：用电流表测电流 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 实验：用电流表测电流教学目标 知识目标： 1．学习正确使用电流表. 2．研究串联和并联电路中电流的特点. 能力目标： 1．通过实验培养学生的动手操作能力. 2．通过对实验数据的分析，及对串并联电路中电流规律的总结，培养学生分析概括归纳能力. 情感目标： 在教学过程（）中应注意培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想，对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风. 教学建议 教材分析 本节实验旨在使学生学会正确使用电流表，培养学生连接电路的技能和更具体的认识串、并联电路，并通过实验使学生自己总结出串、并联电路的电流特点，从而更好的认识这一规律.从教材安排上看，这是一个探索性实验. “用电流表测电流”的实验是学生第一次遇到的定量的电学实验，在本实验中，学生要完成从组成电路到读取数据的各种技能，对学生的技能要求比较明显，并且要正确对待和分析实验数据，这有利于培养学生实事求是的态度和客观分析的方法. 教法建议 1）为提高课堂实验效果，要做好实验准备工作，预先对各实验小组的器材做一次检查，并准备一些备用器材，使教师不至于忙于排除器材的故障，而影响对学生的指导作用 2）这是学生第一次做电学实验，要提出严格要求.逐步使学生养成严肃认真 的实验作风和按操作规程做实验的习惯. 3）在学生动手实验之前，教室要进行一次本实验的示范操作，以减少学生实验的盲目性.并且示范要按实验步骤进行，应注意把有关知识、技能、非智力因素交叉融合在一起，穿插在各个有关的实验步骤中讲解，以求通过示范，达到清晰实验思路、规范式样操作、培养良好习惯等目的. 4）本节课的任务很重，具有一定的难度，实验前，必须首先掌握如下几方面的内容：首先是串、并联电路的区别；其次是电流表的使用规则，并明确电路元件的特性和作用.另外可让学生预习实验内容，了解本实验是一个探索性实验，明确探索的目的是什么. 5)实验课应尽可能的让学生多支配实验时间，教师讲解要简介明了. 教学设计方案 实验目的：练习使用电流表测电路中的电流； 研究串、并联电路中的电流关系. 半偏法测电阻练习题 1、把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满偏电流I g为200μA，内阻估计在400～600Ω之间． ①按图(a)测定电流表G的内阻R g，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下： (A)滑动变阻器(阻值范围0—200Ω) (B)滑动变阻器(阻值范围0～175Ω) (C)电阻箱(阻值范围0—999Ω) (D)电阻箱(阻值范围0～99999Ω) (E)电源(电动势6V，内阻0．3Ω) (F)电源(电动势12V，内阻0．6Ω) 按实验要求，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．(填入选用器材的字母代号) ②假定由上述步骤已测出电流表内阻R g==500Ω，现在通 过串联一个24．5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压 表的量程为 ③图(b)是测定未知电阻R x的电路图，图(c)是电路中所需要 的器材(虚线框内为上述已改装好的电压表)，请按电路图画出连 线，将所示器材接成实验电路． ④测量时，电流表的读数为0．20A，而改装后的电压表的 表头读数如图(d)所示，那么R x的阻值等于__________。 2、测定电流表内电阻的实验中备有下列器材： 待测电流表G（量程0~10mA ）标准电压表V（量程0~5V） 电阻箱R′（0－999Ω） 滑动变阻器R1（总电阻约50Ω，额定电流1.5A） 滑动变阻器R2（总电阻约l0kΩ，额定电流1.5A） 电源E（电动势约为6V，内阻较小）电键及导线若干 （1）若采用如图所示的电路测定电流表的内电阻，并且要想 得到较高的精确度，那么以上备用的器材中，滑动变阻 器R应选用___________________。 （2）若实验中测得待测电流表的内阻值为6Ω，现要想将此 电流表改装成量程为0~5V的电压表，则改装的方法是 将电流表与电阻箱R'__________联，并将电阻箱的阻值 调为___________Ω． （3）在右面方框中，画出一个用标准电压表校准改装电压表的实验电路图，要求在电路图中标出所选用器材的符号． 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 电流表内阻测量的几种方法 灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。它有三个参数：满偏电流、满偏时电流表两端的电压和内阻。一般灵敏电流表的为几十微安到几毫安，为几十到几百欧姆，也很小。将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。练习用多种方法测定电流表的内阻，可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。本文拟谈几种测定电流表内阻的方法。 一. 半偏法 这种方法教材中已做介绍。中学物理实验中常 测定J0415型电流表的内阻。此型号电流表的量程为 0－200，内阻约为，实验电路如图1所示。 操作要点：按图1连好电路，S2断开，S1闭合， 调节变阻器R，使待测电流表G的指针满偏。再将 S2也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变， 调节电阻箱R’使电流表G的指针半偏。读出电阻箱的示值R’，则可认为。 实验原理与误差分析：认为S2闭合后电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为。所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。实际上S2闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于，电阻箱的示值要小于电 流表的内阻值。为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值 ，从而使S2闭合前后电路中的总电流基本不变。R越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。实验中所用电源电动势为8－12V，变阻器的最大阻值为左右。 二. 电流监控法实验中若不具备上述条件，可在电 路中加装一监控电流表G’，可用与被测电流表相同型 号的电流表。电源可用1.5V干电池，R用阻值为 的滑动变阻器，如图2所示。 实验中，先将S2断开，S1接通，调节变阻器R的值，使被测电流表G指针满偏，记下监控表G’的示值。再接通S2，反复调节变阻器R和电阻箱R’，使G的指针恰好半偏，而G’的示值不变。这时电阻箱R’的示值即可认为等于G的内阻。这样即可避免前法造成的系统误差。 用图2所示电路测量电流表G的内阻，也可不用半偏法。将开关S1、S2均接通，读出被测电流表G的示值、监控表G’的示值、电阻箱的示值R’，则可根 据计算出电流表G的内阻。 三. 代替法 按图3所示连接电路，G为待测电流表，G’为 监测表，S1为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关。 先将S2拨至与触点1接通，闭合S1，调节变阻器 R，使监测表G’指针指某一电流值（指针偏转角度 大些为好），记下这一示值。再将单刀双掷开关S2拨 至与触点2接通，保持变阻器R的滑片位置不变，调 节电阻箱R’，使监测表G’ 恢复原来的示值，则可 认为被测电流表G的内阻等于电阻箱的示值。 用这种方法，要求监测表的示值要适当大一些，这样灵敏度较高，测量误差较小。 四. 电压表法 原则上得知电流表两端的电压U和通过它的电流I，就可以利用计算出它的内阻。但若测量J0415型电流表的内阻，满偏时它的电压才是0.1V，用J0408型电压表的3V量程测量，指针才偏转一个分度。这样因读数会引起很大的偶然误差。所以不宜用一般电压表直接测量电流表两端的电压。 用电流表测电流 一、实验目的： 学会正确使用电流表测电流 二、实验器材 ： 直流电流表（J0407型或J0407－1型），小灯座（J2351型）2个，小灯泡2个，学生电源（J1202型或J1202－1型）或干电池2－4节，单刀开关（J2352型），导线若干。 三、实验步骤： 1．观察电流表的量程和最小分度，并记录在实验记录表中。 2．检查并调节指针对准零刻度。 3．用电流表测串联电路中电流强度 将两灯座（带灯泡）和单刀开关组成串联电路，接在直流电源上，如图所示。将电流表先后串联在三个不同位置上，分别读出并记录下电流表中示数I a 、I b 和I c ，比较这些数据。 4．用电流表测并联电路中的电流强度 将两个带灯泡的灯座组成并联电路，再与单刀开关串联接在直流电源上，如图所示。先用电流表测出第一个灯泡的电流I A ，再测出第二个灯泡的电流I B ，最后测出干路电流I C ，比较这些数据。 5．整理实验器材。 四、实验数据记录 1、认识电流表 （1）观察实验室使用的电流表的量程有 个，量程分别是 和 （2）观察电流表的刻度值：对0～3A 量程来说，每大格表示 每小格表示 ；对0～0.6A 量程来说，每大格表示 每小格表示 。 a b c 2、测量数据记录表 （1）串联电路 I /A I b/A I c/A a 第一次测量 第二次测量 （2）并联电路 I /A I B/A I C/A A 第一次测量 第二次测量无意义 【说明】 1.J0407型直流安培计外形见图3．5－1，这种安培计的 表头是磁电式。刻度盘上有上下两种刻度，分别是“－1 －0－3”和“－0．2－0－0．6”。接线柱分别标有“－”、 “0．6”和“3”。调零器在刻度盘下方。这种安培计刻度 盘上“0”点不在最左端，“0”点左侧还有一些刻度，可 以防止因正负接反而撞坏指针。 2.有些学校还有另一种型号的安培计，这种安培计量程分别标 有“0～3”和“0～0．6”；接线柱“＋”作为公共端，见图3．5 －2 【注意事项】 1．在测量前应首先估计被测电流的大小，选用适当的量程。若难估计被测电流的大小，应先使用最大的量程试触，若指针示数很小，再改接小量程的。2．两个灯泡最好选用不同规格的，这样并联时I1和I2才不相等，以免学生产生并联支路电流相等的错觉。 3．指导学生读取安培计示数时，应强调必须等指针稳定在某一刻度时再读取，视线应与刻度盘面垂直，不可斜视，读取示数才准确。 实验：用电压表和电流表测电阻 【学习目标】 1．根据实验目的，设计测定电阻的实验方案，画出电路图，设计记录数据表格，增强利用物理知识解决问题的能力． 2．说出实验注意事项，会连接实验电路，并能进行正确测量． 3．说出本实验中滑动变阻器的作用． 【主体知识归纳】 用伏安法测电阻 1．原理：根据欧姆定律的变形公式R ＝I U ，分别用电压表和电流表测出待测电阻两端的电压和通过的电流，就可以求出导体的电阻．这种测电阻的方法叫伏安法． 2．实验器材：电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻和导线． 3．实验电路图：如图8—7． 4．滑动变阻器R ′的作用，通过改变电路中的电流改变被测电阻R 两端的电压；保护电路的安全． 【基础知识讲解】 伏安法测电阻电路的设计： 1．设计时可先根据测量原理R ＝I U ，确定实验的主要器材．除电源、导线、开关、待测导体外，还需____、____、____．然后画出电路图． 2．回顾减小人为误差的方法是____，注意此实验中滑动变阻器在电路中除了保护电路外，还有____的作用．为了记录数据还需设计____． 3．按照电路图连接电路时，注意接线要有序进行，连接电路的过程中，开关要____，滑动变阻器应调到____位置，另外注意电流表和电压表的量程，“＋”“—”接线柱的接法． 例题．给你一只电流表、一只电压表、电源、开关和导线， 要测出一只不知道阻值的电阻的阻值(只知道它的阻值比较小)： (1)除了所给的器材外，还需要什么器材?为什么? (2)画出电路图，在图上标出电表的正、负接线柱． (3)简述实验过程，需要记录的数据以及计算公式． 解析：(1)除了所给的器材外，为了多次测量求平均值以提高实验的准确性，还应给出滑动变阻器．把滑动变阻器串联在电路中，用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压，读取几组对应的电压值和电流值，计算每组所对应的电阻值，然后求其平均值作为待测电阻的阻值． (2)实验电路和电表的正、负接线柱如图8—8所示． 13.3 电流和电流表的使用 一．选择题（共10小题） 1．如图中两灯规格不同，能测出通过灯L1电流的电路是（） A．B．C．D． 2．如图所示，某同学用三个仪表做“探究串联电路中各处电流的关系”的实验，三个仪表最好用（） A．型号相同、选用相同量程的电压表 B．型号相同、选用相同量程的电流表 C．型号相同的电能表 D．型号相同、选用不同量程的电流表 3．归纳推理是一种重要的科学思维方法。下列归纳推理正确的是（） A．如图：向右移动滑片，若通过R1的电流增加a安，则通过R2的电流也增加a安 B．如图：仍呈清晰的像，若物距增加b厘米，则像距也要增加b厘米 C．如图：加水液面升高，若小铁球受到的浮力增加c牛，则大铁球受到的浮力也增加c牛 D．如图：保持杠杆平衡，若左侧增加d个钩码，则右侧也要增加d个钩码 4．如图所示，用一个带负电的物体a去接触不带电的验电器的金属球b时，金属球b也带上负电，则下列说法正确的是（） A．a上的一些电子转移到b上，瞬时电流方向b→a B．b上的一些电子转移到a上，瞬时电流方向a→b C．b上的一些原子核转移到a上，瞬时电流方向b→a D．a上的一些原子核转移到b上，瞬时电流方向a→b 5．图中，能直接测量通过灯L1电流的电路是（） A．B．C．D． 6．如图是实验室电流表的内部结构图，下列选项中与电流表的工作原理相同的是（） A．B．C．D． 7．每种金属导体中单位体积内的自由电子数有确定的值。若两段长度之比为2：1、横截面积之比为1：3的镍铬合金丝并联在某电路中使用时，则这两根电阻丝内电子定向移动的平均速度之比为（） A．1：2B．3：1C．2：1D．1：1 8．图甲闭合开关灯泡发光，图2乙用带绝缘柄的金属棒把两个验电器连接起来的瞬间（验电器带电情况见图乙）。根据图中信息可以判断出（） 实验报告 电表的改装 一般电流计（表头）只允许通过微安级（低等级的也有毫安级的）电表，只能测量较小的电流或电压。而实际测量的电流和电压都较大，要将表头改装，扩大其量程，常使用的各种电表都是工厂设计、改装完成的。有些电表为了测量交流电压或电流，在表内配上了整流元件。 关键词：电流计；表头；电流；电压 一、实验目的 1．掌握扩大电表量程的原理和方法； 2．了解欧姆表的改装和定标。 二、实验原理 1．表头的两个参数I g 和R g 的测定 要将表头改装成电表，必须知道表头的两个参数——使表头偏转到满刻度的电流I g 和表 头内阻R g 。这两个参数在表头出厂时都会给出。下面介绍实验测定这两个参数的方法，测量原理和线路如图9-1-1所示。 图9-1-1 表头I g，R g测定电路图 （1）I g 的测定 首先置滑线变阻器滑动触点C于输出电压最小处（A端），将开关S 2 合于“1”处时，表头G与微安表串联（图9-1-1中微安表比待测表头有较高准确度的“标准表”，若改用mA 级表头，则“标准表”相应地改为较高级别的mA表）。 接通开关S 1 ，移动滑动触点C，逐渐增大输出电压，使表头G指针偏转到满刻度，此时 微安表上读出的电流值即为I g ，记下这个值。 （2）R g 的测定 保持上述电路状态不变（即不改变电源电压和C点的位置），使可变电阻R（采用电阻箱） 为较大值，将开关S 2拨于“2”处，连续减小R的值，使微安表重新指到I g 处，此时R的值 即为R g ，这种方法称为替代法。 I g 和R g 是表头的两个重要参数。在选择表头时，这两个参数值越小越好。 2.电流表量程的扩大 表头不能测量较大电流，如图9-1-2所示，若并上一个低值电阻R s ，则可以扩大其量程。 由图9-1-2，并联电阻R s 的值通过计算可以得到 （I-I g ）R s =I g R g （9-1-1） 所以 R s = （9-1-2） 若令n= ，则 R s = （9-1-3） 式中，I 为扩充后的量程，n 为量程的扩大倍数。 从式（9-1-2）可以算出并联电阻R s 的值。若R s 分成适当数值的多个电阻串联而成，如图9-1-3，在相应点引出抽头，则可得到多量程电流表。 图9-1-2 并联分流电阻改成电流表 图9-1-3 两个量限的电流表测量电路 3.改装成电压表 表头所能测量的电压很小，若要用它测量较大的电压，可串联一高阻值分压电阻R H ,由图9-1-4可知，该电表的总内阻 R H +R g = （9-1-4） 所以 R H = -R g （9-1-5） 式中，U 为改装后电表的量程；R H 为分压电阻。在计算R H 值时，通常还采用另一种方法：先计算将表头改装成1V 的电压表所需要的总内阻[见式（9-1-4）]，它等于 （称为每伏欧姆 数，这是电压表的一个很重要的概念），然后根据改装表的量程，将量程乘上 ，再减去表内 阻R g ，即可确定分压电阻R H 的值。多量程的电压表如图9-1-5所示，R H 值可分别计算。 实 验 报 告 实验：用电压表和电流表测电阻 1、实验目的：_______________________________________________________ 2、实验器材：__________、__________、__________、__________、__________、 __________、_________________。 3、实验电路图：(如右图所示) 4、实验原理：______________________ 5、实验注意事项： ①连接电路时，在待测电阻值无法估计时，电流表、电 压表都应处于最大量程，滑动变阻器的电阻处于电阻最大的状态，开关应断开。 ②连接完毕，可以试触一下，闭合开关，如发现指针摆动过大，指针反向偏转等情况， 应立即断开电源，避免损坏电表。 ③用滑动变阻器改变电路中电流时，电表的量程要恰当，选择电表的量程过大，指针 偏转过小，会影响读数的精确度，电表每次的读数相差要尽量大些，以减小实验误差。 ④数据处理可采用计算法，即根据每一组的电压和电流强度值，根据R U I 计算电阻 值，再取平均值。 6、实验步骤： A ．按电路图连接线，此时电键应处于断开状态，且让滑动变阻器，处于最大电阻值。 B ．估算或用试触确定所选伏特表和安培表量程是否恰当，若不当，则调整。 C ．检查电路无误后，接通电路，开始实验。 D ．闭合开关，观察和记录安培表，伏特表的示数填入下面表格中（或自己设计表格）。 E ．改变滑动变阻器滑动片的位置，重复步骤D ，并根据欧姆定律计算出三次测量的 平均值。 数据 次数 U （伏） I （安） Rx(欧) Rx 的平均值(欧) 1 2 3 （1237、实验结果：Rx=(R 1+R 2+R 3)/3＝_______________________=________欧姆 8、整理器材：实验完毕要整理好仪器。 ☆☆☆(实验要求：积极动手，按要求操作，记录数据、计算结果要实事求是。实 验完毕后，将导线取下捆成一捆，并将仪器排放整齐。) ☆☆☆ 1. ★串联、并联电路的特点： 在运用欧姆定律对电路进行判定和计算时必须要充分利用串联，并联电路的特点。 1、串联电路的特点： ⑴在串联电路中，电流强度处处相等 用公式写出为I 总＝I 1＝I 2＝I 3＝…… ⑵在串联电路中，总电压等于各段电压之和 用公式写出为U 总＝U 1＋U 2＋U 3＋…… ∵串联时，I 总＝I 1＝I 2＝I 3＝…… U 1＝I 1·R 1 ； U 2＝I 2·R 2 ； U 3＝I 3·R 3 ； ∴U 1：U 2：U 3＝R 1：R 2：R 3 这个结论是：在串联电路中，各段电路两端的电压与它们对应的电阻成正比，简称正比分压。 ⑶在串联电路中，总电阻等于各段电阻之和 用公式写出为R 总＝R 1＋R 2＋R 3＋…… 2、并联电路的特点： ⑴在并联电路中，各支路的电压都等于电路的总电压 用公式写出为U 总＝U 1＝U 2＝U 3＝…… ⑵在并联电路中，干路中的总电流等于各支路电流之和 用公式写出为I 总＝I 1＋I 2＋I 3＋…… ∵并联时，U 总＝U 1＝U 2＝U 3 I 1＝U 1/R 1 ； I 2＝U 2/R 2 ； I 3＝U 3/R 3 ； ∴I 1：I 2：I 3＝1/R 1：1/R 2：1/R 3 这个结论是：在并联电路中，各支路中的电流与它们所对应的电阻成反比，简称反比分流。 ⑶在并联电路中，干路中总电阻小于任何一个支路。总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。 用公式写出为1/R 总＝1/R 1＋1/R 2＋1/R 3＋…… 两个电阻并联时，R 总＝R 1·R 2/（R 1＋R 2） ★欧姆定律是实验定律。通过实验概括出“成正比”、“成反比”的两个关系，是有前提条件的。 实验的条件和结论是：当电阻一定时，导体中的电流跟电压成正比； 当电压一定时，导体中的电流跟电阻成反比。 欧姆定律数学表达式I ＝U/R ，反映了在一段电路中I 、U 、R 三者之间的数量关系，对它的理解应为：“导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。” 也就是说，电流、电压和电阻这三个量必须是对同一导体、同一电路的同一状态而言的。 R ＝U/I ，表示一段导体两端的电压和通过这段导体的电流之比等于这段导体的电阻。不能因有这大学物理实验讲义实验 电表设计与制作
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