实验十三把电流表改装为电压表

实验十三把电流表改装为电压表第一页，共三十八页，2022年，8月28日知识要点归纳实验目的1．会用“半偏法”测电流表的内阻．2．学会把电流表改装为电压表．3．会用标准电表进行校准．第二页，共三十八页，2022年，8月28日实验原理1．“半偏法”测内阻“半偏法”测电流表的内阻电路图如图10－5－1所示，合上S1调整R，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，rg＝R′.图10－5－1第三页，共三十八页，2022年，8月28日第四页，共三十八页，2022年，8月28日实验器材电流表、电阻箱、开关、电池组、滑动变阻器(大阻值)、标准电压表、导线．第五页，共三十八页，2022年，8月28日过程分析导引实验步骤1．用半偏法测电流表内阻(1)把两个电键(已经断开)、大阻值变阻器R、电阻箱R′、电流表和电源按照图10－5－1所示的电路连接好；第六页，共三十八页，2022年，8月28日(2)检查电路无误后，闭合S1，调节变阻器R，使电流表满偏，干路电流为Ig；(3)保持R不变，闭合S2后调节R′，使电流表达到半偏(满刻度的一半)；(4)记下此时电阻箱R′的阻值，即为电流表的内阻rg.第七页，共三十八页，2022年，8月28日2．改装(1)算出电流表的满偏电压Ug；(2)如果把电流表改装成量程为U的电压表，计算应串联的电阻阻值R3；(3)将电阻箱阻值调为R3，把电流表与电阻箱串联起来．第八页，共三十八页，2022年，8月28日3．(1)按如图10－5－2所示连接电路，并使变阻器R的滑片在分压值最小的位置，使输出电压起始为零．图10－5－2第九页，共三十八页，2022年，8月28日(2)改变变阻器R的滑片位置，使标准电压表V的示数分别为0.5V、1.0V、1.5V、2.0V…，直至使电流表达到满偏(注意电压表的量程)，并核对改装的电压表的示数是否正确．第十页，共三十八页，2022年，8月28日第十一页，共三十八页，2022年，8月28日误差分析1．“半偏法”测电流表内阻时，存在系统误差．当S2闭合后，整个电路的总电阻变小，总电流变大，通过电流表的电流为原来的一半，则通过电阻箱的电流就大于通过电流表的电流．第十二页，共三十八页，2022年，8月28日即R测＜rg.当电路中R≫rg时，误差较小,因此要使R≫rg，同时电源电动势也应适当大一些．2．改装后的电压表也存在系统误差：因R测＜rg.串联的分压电阻R1计算值偏大．因此改装后电表的量程偏大．第十三页，共三十八页，2022年，8月28日3．电阻箱R′的调节是不连续的，因此要选用精度高的．4．电阻箱内有多处电刷，电刷上有接触电阻，使阻值偏大．导致改装表的示数偏小，因此要选用接触良好的电阻箱．第十四页，共三十八页，2022年，8月28日5．实验过程中，电压表、电流表的读数会有偶然误差，要用心细致去观测．第十五页，共三十八页，2022年，8月28日注意事项1．在调节滑动变阻器R的阻值使电流表满偏时，滑动变阻器的阻值要比电流表的内阻rg大得多，一般要求R＞100rg.2．实验时，在R较大情况下为了使电流表满偏，电源电动势宜大些．第十六页，共三十八页，2022年，8月28日3．闭合开关S1时，必须先将滑动变阻器R的阻值调至最大．4．闭合开关S2、调节电阻箱R′时，应保持滑动变阻器R的阻值不变．5．“半偏法”测电流表内阻的实验中R′只能用电阻箱，R可用阻值很大的滑动变阻器或电阻箱．第十七页，共三十八页，2022年，8月28日若实验给出两个电阻箱，一个阻值较大(10kΩ以上)，另一个阻值较小，一定要把阻值大的连到干路上，阻值小的与电流表并联．6．改装后电压表校准，校对电路要用分压式，使改装电压表的电压可以从零开始一一校对，且不可超量程．第十八页，共三十八页，2022年，8月28日实验创新在用“半偏法”测电流表内阻时，由于存在系统误差，使得测量值偏小．我们可以在原电路的基础上在干路中串接一标准电流表A0.第十九页，共三十八页，2022年，8月28日图10－5－3第二十页，共三十八页，2022年，8月28日实验典例探究 (2010·高考北京卷)某同学要把一个量程为200μA的直流电流计电流表G,改装成量度范围是0～4V的直流电压表.对本实验的综合考查例1第二十一页，共三十八页，2022年，8月28日(1)她按图10－5－4所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1kΩ.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R1应选用________,电阻器R2应选用________(选填器材前的字母)．第二十二页，共三十八页，2022年，8月28日A．电源(电动势1.5V)B．电源(电动势6V)C．电阻箱(0～999.9Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)E．电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(0～5.1kΩ)F．电位器(0～51kΩ)图10－5－4第二十三页，共三十八页，2022年，8月28日(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R1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)第二十四页，共三十八页，2022年，8月28日A．闭合S1B．闭合S2C．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度D．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半第二十五页，共三十八页，2022年，8月28日E．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度(3)如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图10－5－4中被测电流计G的内阻rg的测量值为______Ω，该测量值第二十六页，共三十八页，2022年，8月28日________实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)．(4)给电流计G________联(选填“串”或“并”)一个阻值为________kΩ的电阻,就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表．第二十七页，共三十八页，2022年，8月28日【解析】

(1)考虑到减小误差，电源应选电动势较大的B.R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱．R2在电路中是限流连接，应选用总阻值大于30kΩ的电位器F.(2)电流半偏法的具体操作顺序是：①S1断开，S2闭合；②调节R2，使电流计指针满偏；第二十八页，共三十八页，2022年，8月28日③闭合S1；④保持R2不变，调节R1，使电流计指针半偏；⑤读出R1，即为电流计内阻值．(3)根据半偏法原理，rg＝R1＝300Ω.由于闭合S1后，干路电流会略为变大，故半偏时流过R1的电流略大于电流计的电流，故R1的阻值略小于电流计的内阻．第二十九页，共三十八页，2022年，8月28日第三十页，共三十八页，2022年，8月28日【答案】

(1)B

C

F

(2)B

C

A

E

(3)300略小于(4)串19.7第三十一页，共三十八页，2022年，8月28日【规律总结】仪器选择的一般顺序是先易后难．首先确定出必须使用而又唯一的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的量程．待测元件的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量程的电流表和电压表的重要依据．第三十二页，共三十八页，2022年，8月28日 (2011·高考新课标全国卷)为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图10－5－5所示的电路．图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：实验原理的改进例2第三十三页，共三十八页，2022年，8月28日图10－5－5(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；第三十四页，共三十八页，2022年，8月28日(2)然后将S拨向接点2，调节________,使________，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．第三十五页，共三十八页，2022年，8月28日【解析】本题方法为替代法．当S接1与接