把电流表改装成电压表

1、实验目的：

（1）知道用“半偏法”测电流表内阻的原理；

（2）会根据实验原理选择实验所需器材；

（3）把小量程的电流表改装为电压表，并把改装后的电压表与标准电压表进行校对．

2、实验原理：

一个电流表有两个重要参量，即Ig和Rg，其额定电压为Ug=IgRg，由于Ig很小（几百微安～几十毫安），Rg通常为几百欧姆，故Ug比较小．为测量较大的电压值，可在电流表上串联一个大阻值的电阻R，把R作为电流表内阻的一部分，这样的电流表就可分担较大的电压，改装后作为电压表使用．如图所示．

电流表的内阻Rg可用半偏法测出，其测量电路如图所示，其测量原理是当电阻箱未接入电路时，调节R的大小，使电流表G满偏，闭合S2后，R大小不变，改变电阻箱的阻值，使电流表半偏．由于Rg很小，则R的值很大，在开关S2闭合前后，线路上的总阻值变化很小，我们就认为不变，因此干路上的电流Ig也不变，当电流表G的指针半偏时，流过电阻箱的电流与通过电流表的电流相等，则R′=Rg．

注意：滑动变阻器的阻值很大，而且在闭合电键S1应将其阻值调到最大；实验中电阻箱不能用变阻器替代，因为变阻器不能直接读数；测量电流表内阻时，在闭合电键S2后，不能再调节R，以保持电路中的电流不变；另外，对器材的选择必须保证R′＞＞R．

 

3.实验器材

电流表（表头）、电位器（4.7kΩ）、变阻器（0～50Ω）、电阻箱（0～9999.99Ω）、电源、开关（两个）、标准电压表（量程与改装后的电压表量程相同）及导线若干．

4、实验步骤

（1）测量电流表的内电阻Rg

先按如图2所示电路图连接电路，断开S2，接通Sl，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

①改装量程为2V的电压表，按公式Rx=，计算分压电阻Rx的值．

②按图4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．

③改装后的电压表表盘的刻度值，按公式U=

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

①按图连接电路．

②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．

③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．

5、数据处理

（1）从电流表的刻度盘上读出其满偏电流Ig，根据测出的内阻Rg计算电流表的满 偏电压Ug=IgRg，

（2）根据公式Rx=U/Ig

-Rg计算分压电阻Rx的值

（3）根据改装后校对时的Um和U0计算满刻度时的百分误差，即δ=

×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δ=

6、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，并将Rx与电流表串联起来，改装成电压表；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．

 

7、误差分析

利用“半偏法”测出电流表内阻Rg=R′，事实上当S2闭合后电路结构已发生变化，导致线路总电阻R总减小，由闭合电路的欧姆定律

知，线路上的电流增大，当流过电流表的电流为

时，流过电阻箱的电流大于，故知

，即“半偏法”把电流表的内阻测小了．

内阻测小的电流表改装成电压表后，电压表内阻的真实值比计算值大，故改装量程偏大．