实验测电流表内阻及电表的改装Word文档格式.docx
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由上述
（1）（2＞匪式「忽略厂解得;
/?
严仝鼻
电表的改装
设微安表的量程为Ig，内阻为Rg，改装后的量程为I，由图1,根据欧姆定
设微安表的量程为lg，内阻为Rg，欲改装电压表的量程为U,由图2,根
三对改装好的电表的校准
改装后的电表必须经过校准方可使用。
改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。
高考中对电学实验通常考查:
（1）
原理的理解
（包括原理图）
（2）
步骤的掌握
器材的选择
（4）
电路的连接
（实物图）
（5）
误差的分析
（显性或隐性）
四
下面通过例题来说明。
把它改装成1mA、10mA的两量程电流表。
可供选择的器材有：
电池E1,电动
1.5V;
电池E2，
动势3.0V;
电池
E3，电动势
4.5V；
（所有电池内阻均不计）
标准电流表A，满偏电流1.5mA；
单刀单掷开关Si和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干。
-G
R'
.
解析：
（1）在这个实验中，第一步，断开S2,闭合S1,调节R,使电流表满偏，第二
步，闭合S2,闭合S1,不调节R，仅调节R'
使电流表半偏，则电流表的内阻约等于电阻箱R'
的阻值（即读数）。
（2）答案是①R2（或最大阻值100k）②E3（或电动势4.5V）
有同学不理解，待测电流表G（表头）的满偏电流仅为50A,为什么要用大电动势的
电池和大阻值的滑动变阻器呢？
这要从半偏法测电流表的内阻的误差分析谈起。
因为第二步中认为电阻箱R1分流一半，也就是认为第二步与第一步中干路电流相等。
怎么会相等呢？
明明是总电阻发生了变化（并联了电阻箱R'
，这就要求并联了电阻箱R'
后对总电阻的影响可以忽略不计。
怎样才能忽略不计？
要求RAR，在Ra已确定的条件下，只能使滑动变阻器的阻值尽可能大，而要使滑动变阻器的阻值尽可能大，因为Ra的满
偏电流是确定的，所以就要使电池的电动势尽可能大。
这个分析也可以用公式推导：
在第一步中，电流表的电流为I
RaR
Ra
就是Ra的测量值，与真实值Ra=800相比，相对误差为80077926.25%。
800
很显然，后者比前者误差大得多。
所以选E3、R2。
（3）图2为合理电路；
图3电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并
联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。
（4）电路图为图4。
与A和A'
串联的是定值电阻R0，阻值1k，是起保护作用，因
Ro
18.75mA（计算中设标准表A'
的内阻也是40）,远远超过了
15
A0.01875A
4040
电流表的量程。
点评：
本题考查了半偏法测电流表内阻的实验原理（隐性地考，没明确要求写原理，但要懂原理才能做）、实验步骤（显性地考，明确要求写出）以及器材的选择（显性地考，明确要求写出）和误差的分析（隐性地考）。
后者，看起来简单，其实很复杂。
也考查了电表
的改装及校准的电路，特别提出了两量程的电流表，是课本上没讲的，但是实验中常用的。
例2.禾U用图1所示的电路测量电流表mA的内阻Ra。
图中Ri、R2为电阻，Ki、K2为电键,
B是电源（内阻可忽略）。
1根据图1所给出的电路原理图，在图2的实物图上连线。
2已知Ri=140Q,R2=60Qo当电键Ki闭合、K2断开时，电流表读数为6.4mA;
当Ki、
K2均闭合时，电流表读数为8.5mA。
由此可以求出Ra=Q。
（保留2位有效数字）
Ra）6.4103（14060RJ，解得5
RA）8.5103（140Ra）
安阻法（用电流表和两个电阻）测电流表的内阻。
也具体考查了实物图，还考查了电路的分析。
例3.利用图中给定的器材测量电压表V的内阻Rv。
图中B为电源（内阻可忽略
不计）,R为电阻箱，K为电键。
1
将图中实物连接为测量所用的电路。
3用②中记录的数据表示Rv的公式为Rv=解析：
•①.连线如图所示。
②改变电阻箱的阻值（至少2次），测出相应的电压，R、F2是电阻箱的两次读数；
U、Uz,是相应的电压表的两次读数。
EUiU^Ri
③根据全电路欧姆定律，有RV，解得
EU2」Rz
Rv
本题考查用伏阻法（用电阻箱和电压表）测电压表的内阻。
本题具体考查了实物图的连线和实验数据的处理方法（考公式的推导，不考实际数字的计算）。
例4•将满偏电流lg=300uA、内阻未知
的电流表©
改装成电压表并进行核对.
UR—UiRi
Rv=^u-。
（1）利用如图所示的电路测量电流表©
的内阻（图中电源的电动势E=4V）:
先闭合Si,调节R，使电流表指针偏转到满刻度；
再闭合Sz,保持R不变，调节R'
,
2
使电流表指针偏转到满刻度的2，读出此时R'
的阻值
3
为200Q，则电流表内阻的测量值Rg=▲Q.
⑵将该表改装成量程为3V的电压表，需▲（填“串联”或“并联”）阻值为Ro=▲
Q的电阻.
（3）把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连
接图.
（1）设电流表的满偏电流为I,则根据并联分流的原理，有
I'
&
R'
200Ig
il
||
100。
（2）串联电阻为9900。
计算方法如下：
串联电路电流相等。
有
UIgRg
R。
所以R。
U3
Rg61009900
Ig30010
（3）如下图
*
R
本题对半偏法有发展，用了偏法，只要懂得原理，就能灵活应变，这就考查
了学生的应变能力和知识迁移能力。
而不能死记硬背“电流表内阻等于电阻箱读数”的结
论。
本题还考查了电流表改装为电压表以及改装后的电压表的校准。
例5.（2010全国卷1。
3）.（16分）一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1所示
电路测量该电流表的实际量程
国I
所用器材有：
量程不准的电流表A,内阻「1=10.0，量程标称为5.0mA;
标准电流表A，内阻「2=45.0，量程1.0mA;
标准电阻R,，阻值10.0;
滑动变阻器R，总电阻为300.0;
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）在答题卡上（图2所示）的实物图上画出连线。
A}^fc
（2）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至端。
（3）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A满偏；
若此时电流表A2的
读数为I2，则A的量程Im=
（4）若测量时，A未调到满偏，两电流表的示数如图3所示，从图中读出A的示数h
=，A2的示数I2=;
由读出的数据计算得lm=。
（保留3位有效数
字）
但图中Ai的示数
3.0mA量程为5.0mA，根据电流表的刻度是均匀的，则准确量程为
6.05mA
⑸略
例6.（20i0北京卷2i）.（i8分）
（1）甲同学要把一个量程为200A的直流电流计Og,改装成量度范围是0〜4V的直流电压表。
1她按图1所示电路、用半偏法测定电流计Og的内电阻rg，其中电阻R0约为1k。
为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源e应选用，电阻器ri应选
用，电阻器R2应选用（选填器材前的字母）
A.电源（电动势i.5V）E.电源（电动势6V）
C.电阻箱（0〜999.9）D.滑动变阻器（0〜500）
E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0〜5.ik）
F.电位器（0〜5ik）
2该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。
后续的实
验操作步骤依次是,,,,
最后记录Ri的阻值并整理好器材。
（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A.闭合S1
B.
闭合S
C.
调节R
2的阻值，
使电流计指针偏转到满刻度
D.
2的阻值,
使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.
1的阻值,
F.
3如果所得的R1的阻值为300.0，则图1中被测电流计Og的内阻f的测量值为
，该测量值实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。
4给电流计Og联（选填“串”或“并”）一个阻值为k的电阻，
就可以将该电流计OG改装为量程4V的电压表。
（2）乙同学要将另一个电流计OG改装成直流电压表，但他不仅借到一块标准电压表一个电池组E、一个滑动变阻器R和几个待用的阻值准确的定值电阻。
数是4.0V时，表OG的指针恰好指到满量程的五分之二；
当R选用7.0k时，调整R的阻
由此可以判定，表Og的内阻『g是k，满偏电流Ig是mA。
若要将表
O改装为量程是15V的电压表，应配备一个k的电阻。
答案：
（1）①BCF②BCAE③300略小于④串19.7
【解析】⑴①半偏法测量表头内阻时，首先选择滑动变阻器（必须大于电路所需的最小
电阻，根据电路的电压为电动势，电路的最大电流为表头的满偏电流，则最小电阻为
使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29KQ或6.5KQ，电路图中R2是滑动变阻器，不
能选择D和E只能选择F。
表头满偏时滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小，所以电
源选择电动势为6V的B,而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。
而Ri是用来测量表
头内阻的电阻箱只能选C。
2实验步骤为：
第一步闭合S2（（B），第二步调节R2的阻值，使电流计满偏（C）,第三步闭合Si（（A），第四步调节Ri的阻值，使电流计半偏（E）,第五步读出Ri的示数为待测表头的内阻。
3Ri的示数为待测表头的内阻是300.0KQo闭合Si后，电路的总电阻减小，当表头半
偏时，赶路电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流，所以电
阻箱的阻值略小于表头内阻。
4
给表头串联一个电阻可以改装成电压表，改装电压表的内阻为
（2）本实验时对改装电压表进行校准的，将改装电压表和标准电压表并联后要求电压
从0到满偏变化，所以滑动变阻器采用分压接法。
表头的刻度均匀。
当表针恰好指到满量程
的五分之二时，流过改装电压表的电流是0.4lg，根据欧姆定律分别有
33
4=0.4Ig（rg+17X10）和2=0.4Ig（rg+7X10）
解得表头内阻为3.0KQ,满偏电流为：
0.50mA
U4
量程是15V的改装电压表的内阻为R,m3=30KQ,所以改装时串联的
Ig0.210
定值电阻是30KQ-3.0KQ=27.0KQ。
例7.（2010天津卷9.（3））要测量电压表Vi的内阻Rv,其量程为2V，内阻约2KQ。
实验室提供的器材有：
电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Q;
电压表V2，量程5V，内阻为5KQ;
定值电阻Ri,阻值30Q;
定值电阻R2,阻值为3KQ;
滑动变阻器R3，最大阻值100Q，额定电流1.5A;
电源E,电动势6V，内阻约0.5Q;
开关S一个，导线若干。
测出V1的电压和
有人拟将待测电压表Vi和电流表A串联接入电压合适的测量电路中,
电流，再计算出Rv。
该方案实际上不可行，其最主要的原因是
设计一个测量电压表Vi内阻Rv的实验电路。
要求测量且在不增减元件的条件下完成。
试画出符合要求的实验
，并标出所选元件的相应字母代号：
请从上述器材中选择必要的器材，尽量准确，实验必须在同一电路中，电路图（图中电源与开关已连接好）
①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流；
②测量电压表V1内阻R,的实验电
例8图5甲中E为电源，其电动势为Ei,Ri为滑动变阻器，R2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Ra。
①闭
合Si,断开S2,调节Ri,使电流表数等于其量程Io;
②保持Ri不变，闭合S2,调节R2,使电流表的读数等于岁，然后读出R2的值，取Ra~R2。
（i）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。
⑵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R；
只2；
试导出它与
R2
电源电动势E、电流表量程Io及电流内阻Ra的关系式.
⑶若Io=iOmA，真实值Ra约为30Q，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200i年全国高考题，它是用半偏法测量电流表内阻的实验再现.
（i）依据图所示的电路图，连线如图6所示.
（3）由相对误差的定义可知，真实值Ra与测量值R2之差与真实值Ra的比值不大于5%,
即应有晋<
5%，
由⑵知，即为昔Ra<
5%,将Io=10X10-3A、Ra=30Q代入即可求得
E>
6V，即电源的电动势最小为6V。
例9实验室内有一只指针在中间的灵敏电流表G,其刻度盘左右两侧的格数相等，
每侧均为N格•它的满偏电流、满偏电压、内阻均未知，但已知满偏电流不超过100卩A,
内阻不超过1kQ.现要较准确地测量其满偏电流，可选用的器材如下：
1电流表A:
量程为0.6A，内阻已知为Ra=0.3Q;
2电压表V:
量程为3V，内阻己知为Rv=30kQ;
3滑动变阻器R:
总电阻50Q;
4电源E:
电动势为3V，内阻很小，可忽略不计；
5开关S一个，导线若干.
（1）画出电路图，标明所选器材的符号
（2）所得的若干组数据中，其中一组为电流表G指针偏转了n格，则电流表G的满偏电
流lGm=•
⑶除N、n外式中其他符号的意义是•
解析本例涉及的基本仪器有电流表、电压表、滑动变阻器.实验目的为测量电流表的
满偏电流.而它的内阻、满偏电压均未知，很容易想到的是将该表与已知电流表串联接入电路，当该表满偏时，从已知表读出示数即为该表满偏电流.如果仅想到这一层，就走入了题设陷阱.因为已知表的量程为0.6A，该表的满偏电流不超过100卩A，即当该表满偏时，已
知电流表几乎不偏转！
因此，正确的方法应该是将该表与已知电小—
压表串联接入电路（请同学们思考：
此处电压表为何不并联，为―◎~®
:
什么要串联，为什么能够串联）•
其次，对于滑动变阻器应该采用限流式连接还是分压式连接，应比较它的总阻值和电流表、电压表的内阻，这里滑动变阻器的电阻比电压表的内阻小得多，而且题目要求“要较准确地测量其满偏电流”，所以，电路只能采用分压式连接了.
故
（1）电路如图13所示.
⑵将电压表与灵敏电流表G串联后有:
⑶U为电压表V的示数，Rv为电压表的内阻.
本题的特点是将仪器选择的限制条件隐藏在数据中，是电学实验题常采用的一种方式.
归纳总结：
1.电流表（表头）内阻的测量，有4种常用的方法
（1）半偏法
（2）半偏法的变化，如一偏法等
（3）安阻法（用安培表和已知电阻）
（4）伏阻法（用伏特表和已知电阻）
2•把电流表改装为安培表（扩大量程到I），并联小电阻为r—i空，改装后的电流
——1
表的内阻为Rg^g，很小。
I
把电流表改装为电压表（量程为U）,串联大电阻为RRg（—1），改装后的电
IgRg
压表的内阻为—，很大。
1G
3•对改装好的电表进行校准。
改装好的电流表与标准表串联，改装好的电压表与标准表并联。
4•改装后，电表的微调。
（1）改装后的电流表示数总比标准表示数小，则其并联的电阻偏小，应再串联一个小电阻；
反之则反。
（2）改装后的电压表示数总比标准表示数小，则其串联的电阻偏大，应在并联一个小电阻；
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