电流表改装成电压表16

拾躲市安息阳光实验学校实验十三把电流表改装为电压表考纲解读1.掌握电流表的三个参数，学会用“半偏法”测量电流表的内阻.2.学会把电流表改装为电压表．基本实验要求1．实验目的(1)了解电流表构造，明确满偏电流I g，表头内阻R g，满偏电压U g的意义．(2)进一步理解串联的分压作用．(3)掌握把电流表改装为电压表的方法．(4)理解半偏法测电阻的原理．2．实验器材电流表、电阻箱、开关、电池组、滑动变阻器(大阻值)、电压表、导线．3．实验步骤(1)半偏法测电流表内阻①按照实验原理图甲所示的电路图连接成实验电路，开关S1、S2都处于断开状态，使滑动变阻器在电路中的阻值最大．②闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的指针满偏．③闭合开关S2，调节电阻箱R′使电流表示数从满偏电流I g减小到半偏电流12I g，读出此时电阻箱的阻值R′，就是电流表的内阻r g.④断开电键．(2)改装电压表①计算出电流表改装成电压表需要串联的电阻值R1＝UI g－r g.②将电阻箱R′的阻值调到R1，与电流表串联构成量程为U的电压表．规律方法总结1．“半偏法”测电流表的内阻电路图如实验原理图甲所示，合上S1，调整滑动变阻器，使电流表恰好满偏；再闭合S2，调整R′，使电流表恰好半偏．当R≫R′时，r g＝R′.2．电流表改装为电压表，根据串联电阻分压的原理可知，把电流表串联一个电阻R组成电压表，二者承受的最大电压(改装后量程)U＝I g(r g＋R)，或U ＝U g＋I g R.其阻值为：R0＝U－U gI g.其原理如实验原理图乙所示．3．校表(1)按如实验原理图丙所示的电路图连接电路，与电压表进行核对．改变滑动变阻器的滑片位置，使○V的示数分别为0、U4、U2、3U4、U，并核对改装的电压表的示数是否正确． (2)R 表＝nr g ，其中n 为U U g ＝U I g r g ，所以nr g ＝UI g＝R 表．4．误差分析(1)在用半偏法测表头内阻的过程中，当闭合开关S 2后，由于R ′与电流表并联．R 并<R g ，所以电路中的总电流比S 2闭合前要大一些，即此时总电流I >I g ，导致流过电阻箱的电流I R ′＝⎝⎛⎭⎪⎫I ′－12I g >12I g .因为12I g R g ＝I R ′R ′，所以R ′<R g ，即表头内阻的测量值小于真实值．(2)根据电流表改装为电压表的原理，与电流表串联的分压电阻阻值R ＝UI g －R g ，由于内阻R g 的测量值小于真实值，使R 的计算值偏大，所以改装后的电压表的量程U 也偏大一些．考点一 实验步骤与误差分析例1 图1是半偏法测定电流表内阻r g 的电路图，图中的R 实物用______，R ′实物用____________．正确连接实物后，实验步骤如下：A ．闭合开关S 1，调整R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 图1B ．断开S 1，记下R ′的值C ．闭合开关S 2，调整R 和R ′的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半D ．断开S 1、S 2，将R 阻值调到最大上述__________项步骤有错误，应________才正确，改正后正确操作步骤的顺序编码为________，只有当R ′比R ________时才可认为r g ＝R ′，因为并入R ′后电路的总电流会变________，故r g 的真实值比R ′要稍________．解析 题图中的R 应用滑动变阻器，R ′用电阻箱，因为R 是为了调整G ，而R ′是为了调整电流表半偏时读出电阻值．步骤C 项有错误，R 调整至G 满偏后不能再动，闭合S 2后，通过调整R ′来使G 达到半偏，这样r g ＝R ′.正确的操作顺序应为DACB ；只有当R ′比R 小的多时，闭合S 2后R ′的接入对电路的影响才可忽略，从而近似认为r g ＝R ′，因为并入R ′后电路总电阻变小故电流会变大，因此r g 的真实值比R ′要稍大．答案 滑动变阻器 电阻箱 C 只调整R ′的阻值 DACB 小得多 大大考点二 对实验原理及实验方案的选取例2 用半偏法测量电流表内阻的电路如图2所示．已知电流表的满偏电流I g ＝100 μA.(1)有四位学生对图中电源电动势E 及R 1、R 2的取值提出了下面四个不同的方案，最佳应选择______．A ．E ＝3 V ，R 1为0～9 999.9 Ω的电阻箱，R 2为0～999.9 Ω的电阻箱 图2B．E＝3 V，R1为0～9 999.9 Ω的电阻箱，R2为0～9 999.9 Ω的滑动变阻器C．E＝1.5 V，R1为0～999.9 Ω的电阻箱，R2为0～9 999.9 Ω的电阻箱D．E＝1.5 V，R1为0～9 999.9 Ω的电阻箱，R2为0～999.9 Ω的滑动变阻器(2)某同学在一次实际操作中闭合S1(S2不闭合)，调节R1使电流表满偏，然后保持R1不变，闭合S2，调节R2＝50 Ω时电流表读数为25 μA，则此电流表的内阻为________．A．25 Ω B．50 Ω C．150 Ω D．480 Ω(3)图3用该电流表改装成一只两用表(如图3所示)，其中AB为改装后的电流表接线端，已知R1′＝0.03 Ω.则改装后的电流表的量程为________ A.解析(1)首先从原理上弄清两个电阻的作用，R1是为了使电流表满偏，而R2是为了测量电流表的内阻值，故R2必须是电阻箱，而R1可为电阻箱也可以是滑动变阻器；其次要考虑实验原理带来的误差，要使误差小，应尽可能使R1接入电路的电阻大，则要求电源电动势大，故选A.(2)R2与电流表并联，电压相同，则电流与电阻成反比，得出电流表内阻为150 Ω.(3)由并联电路的规律可得：I＝I1＋I g＝10－4 A＋10－4×1500.03A≈0.5 A.答案(1)A (2)C (3)0.5例3 一直流电压表○V，量程为1 V，内阻为1 000 Ω.现将一阻值在5 000 Ω～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确性，再给定一直流电源(电动势E为6～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线．(1)为达到上述目的，将图4连成一个完整的实验电路图．图4(2)连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V．由此可以计算出改装后电压表的量程为________ V，电源电动势为________ V.解析(1)实验电路如图所示(2)当S1与S2闭合时：ER1＋R V·R V＝U1当S 1闭合、S 2断开时： ER 1＋R 2＋R V ·R V ＝U 2由以上两式得R 1＝6 000 Ω，E ＝6.3 V改装后的电压表量程为U g ′＝U gR V(R 1＋R V )＝7 V答案 (1)见解析图 (2)7 6.31．一电压表由电流表G 与电阻R 串联而成，如图5所示．若在使用中发现此电压表的示数总是比准确值稍小一些，采取下列哪种措施可以加以改 进 ( )A ．在R 上串联一个比R 小得多的电阻 图5B ．换用比R 大点儿的电阻C ．换用比R 小点儿的电阻D ．在R 上并联一比R 大得多的电阻 答案 CD解析 改装后的表示数稍小，说明通过表头的电流小，串联的电阻太大，要改进该表，只要能使串联电阻减小的方法均可．2．将两个相同的小量程电流表，分别改装成了一只电流表和一只电压表，某同学在做实验时将这两只表串联起来接入一正常发光的灯泡两端，则 ( )A.表和表的指针偏角相同B.表和表的指针都不偏转C.表指针几乎不偏转，表指针有偏转D.表指针有偏转，表指针几乎不偏转 答案 C解析 表针是否偏转，要看通过表头的电流，改装的电流表因并联了小电阻，而使通过表头的电流小，所以几乎不偏转；改装的电压表，是串联了电阻，所以可以偏转．3．如图6所示，用半偏法测电流表G 内阻R g ，下列说法中正确的是 ( ) 图6A ．电键K 1接通前，R 1必须调节到高阻值处B ．电键K 2接通前，R 2的阻值无需调节C ．当电流表示数从满偏电流I g 调到半偏电流I g 2时，R 2中电流强度稍大于I g2D ．R 1阻值的大小，对实验误差没有影响答案 ABC解析 半偏法的步骤是①闭合K 1，调节R 1，使达到满偏；②闭合K 2，调R 2，使的示数变为I g2，此时R 2的示数就是R g .半偏法的前提是R 1≫R g ，因而在实验前需将R 1调到高阻值处，A 正确．由于K 2闭合前电流为I g ，闭合K 2后，电路中总电阻要小，因而总电流要比I g 略大，因而C 正确．4．一毫安表头满偏电流为9.90 mA ，内阻约为300 Ω.要求将此毫安表头改装成量程为1 A 的电流表，其电路原理如图7所示．图中○A 是量程为2 A 的电流表，R 0为电阻箱，R 为滑动变阻器，S 为开关，E 为电源．(1)完善下列实验步骤： 图7①将图8实物图按电路原理图连线；图8②将滑动变阻器的滑动头调至________端(填“a ”或“b ”)，电阻箱R 0的阻值调至零；③闭合开关；④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使电流表读数为1 A ； ⑤调节电阻箱R 0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时电流表的读数会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；⑥多次重复步骤④⑤，直至电流表的读数为________，同时毫安表指针满偏．(2)回答下列问题：①在完成全部实验步骤后，电阻箱的阻值读数为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为________．②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为________ A.③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：________________________________________________________________________.答案 (1)①实物图连线如图所示②b ⑤减小 ⑥1 A(2)①310 Ω ②0.495 ③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；表和毫安表头的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比等解析 由于电路采用限流式接法，所以开始时要使滑动变阻器阻值最大，即把触头调至b 端，对于改装好的电流表它是一个量程为1 A 的电流表，原毫安表与电阻箱并联，则I g ·R g ＝(1－I g )·R ，所以R g ＝1－0.009 90.009 9×3.1 Ω＝310 Ω.改装后的电流表指针半偏，说明此时的总电流为0.5 A ，所以通过电阻箱的电流为0.5－12I g ＝0.495 A.5．将满偏电流I g ＝300 μA、内阻未知的电流表G 改装成电压表并进行校对．(1)利用如图9所示的电路测量电流表G 的内阻(图中电源的 电动势E ＝4 V)．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23，读出此时R ′的阻值为200 Ω，则电流表内阻的测量值R g ＝______ Ω. 图9(2)将该表改装成量程为3 V 的电压表，需________(填“串联”或“并联”)阻值为R 0＝________ Ω的电阻．(3)把改装好的电压表与电压表进行校对，在图10中试画出实验电路图和实物连接图．图10答案 (1)100 (2)串联 9 900 (3)见解析图解析 (1)闭合S 2后，电流表G 与R ′并联，流过电流表的电流为23I g ，则流过R ′的电流为13I g ，由并联电路的分流特点知：R g ＝12R ′＝100 Ω.(2)将该表改装为量程为3 V 的电压表，需串联一个分压电阻R 0，则R 0＝U －I g R g I g ＝3－300×10－6×100300×10－6Ω＝9 900 Ω (3)6．用如图11所示仪器测量量程为800 mV 的电压表，内阻为R V ，R V 约为900 Ω，某同学的实验步骤是： 图11a ．按电路图正确连接好电路．将滑动变阻器滑片移至最右端，电阻箱阻值调至最大．b ．合上开关S 1，打开开关S 2，调节电阻箱R 的阻值和滑动变阻器R 1的滑片位置，使得电压表指针指到满刻度的一半．c ．合上开关S 1和S 2，调节滑动变阻器R 1的滑片位置，使电压表的指针指到满刻度．d ．读出电阻箱接入电路中的电阻值R ，即为电压表内阻R V 的大小．e ．断开开关S 1和S 2.可供选择的器材有：A ．待测电压表：量程为800 mV ，内阻约为900 ΩB ．滑动变阻器：最大阻值200 Ω，额定电流1 AC ．滑动变阻器：最大阻值10 Ω，额定电流2 AD ．电阻箱：最大阻值999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 ΩE．电阻箱：最大阻值99.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 ΩF．电池组：电动势约为12 V，内阻约为1 ΩG．导线和开关等按照这位同学的设计方法，回答下列问题：(1)为了使测量比较准确，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，从上述器材中还应选用的器材是________(用器材前的序号字母表示)．(2)在这些器材的实物图上，用笔画线表示导线，连接成测量电路．(3)在上述实验步骤中，有遗漏或错误的步骤，请改于下面：________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _______，请将正确的实验步骤按合理的顺序排列________．(4)对于用上述方法测出的电压表内阻的测量值R测和真实值R V及测量误差，下列说法中正确的是( )A．R测>R VB．R测<R VC．若R V越大，测量值R测相对于真实值R V的误差就越大D．若R V越大，测量值R测相对于真实值R V的误差就越小答案(1)CD (2)见解析图(3)见解析acbde (4)AD解析该题要求根据实验步骤设计出实验原理、画出实验电路并进行实物连线，属于有一定提示的设计型实验．由实验步骤b、c、d可知其测量原理是串联分压，开始时电压表指针满偏而后指针半偏，从电阻箱上直接读出电压表的内阻，说明电阻箱与电压表串联且分去了一半的电压，故测量电路如图甲所示，考虑到电压表的量程太小而电池组的电动势较大，滑动变阻器采用分压式连接，其完整的实验电路如图乙所示．甲乙(1)因滑动变阻器采用分压式连接，其阻值尽可能小些会使实验的调节更方便，故选C.因R V的阻值约为900 Ω，故电阻箱应选D.(2)按电路原理图连成的实物连线图如图所示(3)步骤b中不能再调节滑动变阻器使电压表指针半偏，而只调节变阻箱．其正确的实验步骤按合理的顺序排列为：acbde.(4)因合上开关S2后，图乙中b P之间的总电阻变大，此时b P间在电路中分得的电压将大于电压表的量程，此时电阻箱分得的电压将大于电压表的电压，由串联分压可知电阻箱的有效电阻大于电压表的内阻，选项A正确．电压表的内阻越大，图乙中b P间的总电阻越接近于滑动变阻器的b P间的电阻，合上开关S2后b P间总电阻的变化越小，b P间的电压变化越小，电阻箱两端的电压越接近电压表的电压，误差也越小，选项D正确．。

改装
串联电路、并联电路特点
电流 串联 电路
I I1 I 2
电压
U U1 U 2
电阻
R R1 R2
U1 R1 U2 R 2
并联 电路
I I1 I 2
I1 R2 I 2 R1
U U1 U 2
1 1 1 R R1 R2
一、电流表G改为电压表V
1、电流表改装电压表的原理： 串联一个电阻， 分担一部分电 压
二、把电流表G改为电流表 A 1、表头改装电流表的原理：
并联一个电阻， 分担一部分电流
电 路 分 析
2、分流电阻的计算
分流电阻
R
Ig IR
Rg
Ig I Ig
Rg
电流表内阻
RA
Rg R Rg R
2、有一满偏电流Ig=3mA， 内阻Rg=120Ω的电流表G, 若把 它改装成为量程为3A的电流表， 应 联一个 Ω的分流电 阻。
6A;；1、2、3——2、4、6
并，0.12
练习闪光 1、电流表G的主要参数 满偏电流Ig 、 电流表G的内阻 。 Rg
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、如果给电压表串联一个 阻值等于电压表内阻的电阻， 它的量程变为多大，刻度盘上 的是数字怎么改？
6V;；1、2、3——2、4、6
如果给电流表并联一个阻值 等于电流表内阻的电阻，它的量 程变为多大，刻度盘上的是数字 怎么改？
电 路 分 析
2、分压电阻的计算 满偏电压 U g I g Rg
分压电阻 电压表内阻
U U g UR R Rg Rg Ug Ug
RV Rg R
2、有一满偏电流Ig=3mA， 内阻Rg=120Ω的电流表G, 要把 它改装成为量程为6V的电压表， 应 联一个 Ω的分压电 阻。 串，1880

小结
1、电压表和电流表可由灵敏电流计改装而成
电压表
电流表
R串 （n 1 ）Rg 1 R并 Rg n 1
2实际电路中，电压表和电流表既是一个测量仪表 ，同时又是一个用电器，电压表内阻很大RV=nRg. 电流表内阻很小 R A 1 Rg
n
作业：课本P164 1 ，2， 3
RV nRg 100K
例与练
27、用同一个小量程电流表G分别改装成电流表
A、电压表V，则G、A、V的内电阻RG、RA 、 RV之间的关系为 （ ） A．RG<RA <RV B．RA<RG <RV C．RV<RA <RG D．RA<RV <RG
例与练
34、有两个量程的电流表，当使用a、b两个端
改装电压表 改装电流表 并联电路 串联电路
电路
R的作用
分压
U U g
分流
R Ig I Ig Rg
R的计算 R U g Rg
电表的总 RV R Rg R
练习1、将两个由完全相同的电流表改装的电压表 V1和V2串联在起来，量程分别是5V和15V。 Rg Rg Ig G G R2 R1 V1 V2
A、读数相同 B、指针偏转角度相同 C、读数不同，指针偏转角度也不同 D、读数之比等于两电压表内阻之比。
例2：如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安 培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏 特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则 大于 安培表A2的读数；安培表A1的偏 安培表A1的读数 大于 等于 安培表A2的偏转角；伏特表V1的读数 转角 等于 伏特表V 的 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 2 偏转角；（填“大于”，“小于”或“等于”）

U
I
Ig Rg
I
A
IR R
U
解:U=IgRg=0.03V
IR=I-Ig=0.599A
U 0.03
R
0.050
IR 0.559
1 1 1
RA Rg R
RA=0.050 Ω
RA
U I
IgRg I
0.050
三、电流计改装成电流表
R并
IgRg I Ig
RA
1 n
Rg
在表头上并联一个阻值较小的电阻
U
I
Ig Rg
I
A
U
IR R
R U IgRg Rg Rg IIg IIg I 1 n1 Ig
n I Ig
叫做电流扩大倍数
例与练
• 1、用同一个小量程电流表G分别改装成电流表A、
电压表V，则G、A、V的内电阻RG、RA 、RV之 间的关系为 （ B ）
• A．RG<RA <RV • C．RV<RA <RG
2、实际电路中，电压表和电流表既是一个测量仪
表，同时又是一个用电器，电压表内阻很大
RV=nRg,电流表内阻很少 RA
1 n
Rg
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g
gg
3、电路图符号：
G
思考：如图所示某一电流表G
的刻度盘。使用时指针 指着某一电流刻度，表 示通过电流表的电流为 某一数值，而且意味着 表头的两接线柱之间具 有一定大小的电压，因 此，电流表G实际上也 是一个小量程的电压表
如果图中电流表的内阻 是100Ω,刻度1位置应该 标为-0--.-1--- ，刻度2位置应 该标为-0--.--2--。