高中物理电学实验详解-电表改装

［名校］高中电学实验详解-电表改装

电表改装和测量电阻是电学实验中一脉相承或者相互融合的实验,它

的重要性不言而喻。从大的方面来说，电表改装其实是小电流表或者

电流计改装，改装后可以变成更大量程的电流表，也可以是满足测量

要求的电压表。

一、小电流表或电流计

电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用产生偏转的原理制

成的，且指针偏角e与电流强度I成正比很阳=ki,故表的刻度是均

匀的。电流表的主要参数有：表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻

满偏电流Ig:即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；

满偏电压U:即指针满偏时，加在表头两端的电压，故Ug二Ig-Rg

二、电流表改装成电压表

原理是表头的量程小，要想测大电压必须有一个电阻给他分走一部分

电压，只有串联电路才能做到分压，所以要串联一个电阻，原理如上

图。利用串联电路电流相等，且当表头满偏时，整个电路电压最

大，所以改装后的电压表的最大量程代表表头满偏。可见虚线框内就

相当于电压表。该电压表的内阻是R+Rg,所以放大倍数

n=U/Ug=(R+Rg)/Rgo

所以电压表的本质是可以读自身电压的大电阻，测量时并联接在

电路中利用并联电路电压相等读自己电压就是读被测部分电压。

三、电流表改装成大量程电流表

原理是表头量程小，要想测大电流，就需要有个电阻给它分担一部分

电流，所以只能用并联电路才能分流，需要并联一个电阻。原理图如

上图，主要就是利用电压相等，还有就是当表头满偏时，整个电

路电流最大，所以改装后的电流表的最大量程代表表头满偏。该电流

表的内阻。所以放大倍数

RRg/(R+Rg)n=I/Ig=(R+Rg)/Ro

所以电流表的本质是可以读自身电流的小电阻，所以电流表串联

接入电路测电流。

四、几点结论

一是改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最

大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流ig和满

偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程

扩大了。

二是放大倍数均是电阻之和和相对较小电阻的比值。改装电压表需要

串联一个比Rg更大的电阻，改装电流表需要并联一个比Rg更小的

电阻，但计算放大倍数的方法均是电阻之和与相对较小电阻的比值。

电表改装后的校准是一个比较冷门的知识点，但是它的思想还是值得

我们仔细揣摩，以备不时之需。校准的思路就是让改装后的电流表或

电压表和一个标准的电流表或者电压表去比较。校准的示意图如下图

所示。

改

皇

好

的

电

正

*

机

电流表校准电路电压表校准电路

虚线框内的部分就是我们上一期谈到的改装后的电流表或者电压表。

它在校准电路的位置和标准电流表或者电压表的位置要一致。

关于校准问题，我们强调几点：

一是所选择的标准电流表或者电压表的精度必须比改装后的电流表

或者电压表精度要高，这一点不难理解，大家注意即可。

二是零点和满偏的读数一定要和标准的一致。

三是校准过程是一个反复改变干路电流或者路端电压的过程，因此必

须选用可以随时改变电源电动势或者输出电压的电器元件。

四是校准过程中不能改变改装后电流表或者电压表的内阻。

五是如果改装后的电流表读数和标准相比偏大，会是什么原因？一是

表头内阻Rg有偏差。由于真实情况是读数偏大，可知流过表头Rg

的电流偏大，当Rg阻值增大时，Rg的电流减小，这样才能减小误

差。二是分流电阻R并有偏差。同理，如果Rg不变，只有减小R并

的阻值，Rg的电流才会减小。

六是如果改装后的电压表读数偏大，还是同样的分析方法。一是表头

内阻Rg有偏差。由于真实情况是读数偏大，可知流过表头Rg的电

流偏大，当Rg阻值减小时，Rg的电流减小读数减小。二是分压电

阻R串有偏差。同理分析，如果Rg不变，只有增大R