2019-2020年高二物理把电流表改装成电压表 人教新课标版.doc

2019-2020年高二物理把电流表改装成电压表 人教新课标版【教学目的】通过实验“把电流表改装成电压表”1用半偏法测电流表的内阻2把电流表改装成电压表3对改装好的电压表和标准电表进行校正【重点和难点】1把电流表改装成电压表2用半偏法测电流表内电阻【教学过程】实验目的 把小量程的电流表改装为电压表并把改装的电压表跟标准电压表进行核对。实验原理 电流表是测量电路中电流的仪表，本实验中使用的电流表是没经改装的小量g程电流表。其最大量程Ig一般从几十微安到几毫安。电流表的内阻Rg一般也在100左右，因此电流表允许加上的最大电压Ug=IgRg，是一个比较小的电压，想测量比Ug大一些的电压时，这个电流表就不能直接测量了，否则通过它的电流超过其量程会烧毁电表。所以要想测量大的电压，就需要把电流表改装，根据串联电阻的分压作用，给电流表串联一个阻值较大的电阻，从而限制流过电流表的电流不超过其满偏电流，这样把电流表及与其串联的电阻一起作为电压表，则该电压表可以测量较高电压。实验器材 小量程电流表、电位器、电阻箱、电键(两个)、标准电压表、滑动变阻器、学生电源。实验步骤（1）测量电流表的内电阻Rg。 先按如图3-135所示电路图连接电路，断开S2，接通S1，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S2，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Rg。（2）将电流表改装为电压表 改装量程为3V的电压表，按公式Rx=-Rg计算分压电阻Rx的值。 按图3-136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Rx的值。 改装后的电压表表盘的刻度值，按公式U=Um来计算。 其中Um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 按图3-137连接电路。 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。 改装的电压表的读数是满刻度Um时，看标准电压表的读数U0，计算满刻度时的百分误差为=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=3.2%。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Rg。第二步：计算分压电阻Rx。第三步：校对改装后的伏特表。(2) 测电流表的内阻时，闭合S1前，电位器R应调至电阻最大值，以免闭合S1后通过电流表电流过大损坏电流表。(3) S2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。误差分析 半偏法测电流表内阻，认为R的值等于电流表的内阻，而事实上，当S2闭合后，电路的结构发生变化，R总发生变化减小了. 由闭合电路欧姆定律知：电路中总电流增大；即IIg，所以调节R使电流表指针偏转到满偏的一半时，流过电流表的实际电流为Ig，此时流经电阻箱R的电流为I-Ig Ig，故RRg，即R测Rg，但由于RR，故I很接近于Ig，所以实际上只要满足RR的条件，半偏法测电流表内阻Rg的误差很小。【练习】例1、用半偏法测电流表内阻Rg，其测量值为R测,改装后电压表的测量值为U测，实际电压为U，以下关系中正确的有( )A.R测RgC.U测U R=(U/Ug-1)Rg答:AC。分析:由半偏法测电流表的实验原理可知,当合上电键S2，调节R2使G表示数为半偏时，干路中的电流实际上略有增大，即流过R2的电流略大于Ig/2，故此时R2略小于Rg，即测量值偏大，由此算得的改装电压表时，需串联的分压电阻偏大，导致U测偏小。例2、(全国高考题)图中E为电源，其电动势为E，R1为滑线变阻器。R2为电阻箱，A为电流表。用此电路，经以下步骤可测得A的内阻RA；闭合S1、断开S2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表读数等于I0/2，然后读出R2的值，取RAR2。按图所示的电路在图所给出的实物图中画出连接导线；真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差。即(RA-R2)/RA。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。若I0=10mA，真实值RA约为30，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伏？解: 由电路可知，滑动变阻器采用限流接法，电流表与R2并联，连接时可从电源正极出发,依次将电阻箱R2，开关S2，滑动变阻器，开关S1，串联起来再接到电源负极，然后将电流表两端并联在电阻箱和S2两端。 由步骤得 由步骤得 解得 (RA-R2)/RA= 由及题中要求可知5%因此，E=6V。