知识讲解 电学实验：电表的改装

1 物理总复习：电学实验：电表的改装 电阻的测量 练习使用多用电表 【考纲要求】 1、知道电流表、电压表是由表头改装而成的，知道其改装原理及其在电路中对电路 结构的影响； 2、知道知道伏安法侧电阻的两种电路的区别； 3、知道电学实验仪器的基本选用原则，会对简单的实验进行设计及电路实物图的连 接； 4、知道几种测电阻的拓展方法； 5、知道多用电表的表盘、欧姆档的内部结构，理解其工作原理； 6、能用多用电表探测黑箱电学元件。 【考点梳理】 考点一、电表的改装 1、电流表（表头） 　　小量程的电流表 G 是我们常说的“表头”，电流表 G 的主要参数有三个： 　①电流表 G 的电阻 ，通常叫做电流表的内阻； 　②指针偏转到最大刻度时的电流 ，叫做电流表 G 的满偏电流，也叫电流表 G 的量程； 　③电流表 G 通过满偏电流时加在它两端的电压 叫做满偏电压，也叫电压量程。由欧姆 定律 可知，电流表 G 的满偏电流和满偏电压一般都比较小。 2、电压表的改装 要点诠释：电流表 G 的电压量程 ，当改装成量程为 U 的电压表时，应串联一个 电阻 R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻， 如图所示。 电压扩大量程的倍数 由串联电路的特点得 解得 即电压扩大量程的倍数为 n 时，需要串联的分压电阻 电压表的总电阻 。 3、电流表的改装 要点诠释：电流表 G 的量程为 ，当改装成量程为 I 的电流表时，应并联一个电阻 R，因 为并联电阻 R 可以起到分流作用，因此叫做分流电阻， 已知电流表 G 满偏电流为 ，扩大量程的电流表满偏 电流为 I，如图所示。 扩大量程的倍数 由并联电路的特点得 gR gI gU g g gU I R= g g gU I R= g Un U = g g gU I R I R= + ( 1)g g g g g g g g URU UR R R RI I R U = − = − = − ( 1) gR n R= − V gR R R= + gI gI g In I = ( )g g gI R I I R= −2 所以 即电流扩大量程的倍数为 n 时，需并联的分流电压为 。 要点诠释：（1）由串联分压原理可知：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大；由并联 分流原理可知，并联的分流电阻越小，电流表的量程越大。（2）实际电表：当电表不能看作 是理想的（特别是一些实验测量问题），这时的电表既是一个测量的仪表，又是连接在电路 中的一个电阻，就好像电流表变成了一个小电阻，只不过这个电阻能显示出流过它的电流； 电压表变成了一个大的电阻，它同时可显示出自己两端的电压。 4、电表的校对 　　按如图所示的电路对改装成的电表进行校对。校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一 小格表示多大的数值。 　　　 考点二、伏安法测电阻 一、伏安法测电阻 1、原理 　部分电路欧姆定律 。 2、两种接法 　　如图甲所示，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常称“外接法”；如图乙所示，电流 表接在电压表两接线柱内侧，通常称“内接法”。 　　 3、误差分析 要点诠释：采用图甲的接法时，由于电压表分流，电流表测出的电流值要比通过电阻 R 的 电流大，因而求出的阻值等于待测电阻和电压表内阻的并联值，所以测量值比真实值小。 ，电压表读数是准确值，电流表读数偏大，所以 ，即测量值小于真实值。 电压表内阻比待测电阻大得越多，测量误差越小，因此测量小电阻时应采取外接法。 　　采用图乙的接法时，由于电流表的分压，电压表测出的电压值要比电阻 R 两端的电压 大，因而求出的是待测电阻与电流表内阻的串联值。所以测量的电阻值比真实值大，由 ，电流表是准确值，电压表读数偏大，所以 ，即测量值大于真实值。待测 电阻越大，相对误差越小，因此测量大电阻时应采取内接法。 选择电流表的内外接法，一般的原则是“大内偏大，小外偏小”。 4、伏安法的选择 　　为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是： （1）阻值比较法：将待测电阻的阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若 ，宜采 用电流表外接法；若 ，宜采用电流表内接法。 1 g g g g I R RR I I n = =− − 1 gRR n = − UR I = UR I = R R测 真 x VR R x AR R3 （2）临界值法：令 ，当 时，内接法； 时，外接法。 （3）实验试探法：按如图接好电路，让电压表的一根接线 P 先后与 B、C 处接触一下，如 果电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电 压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。 　　　 二、测量电阻的若干方法 要点诠释： 1、安安法测电阻 　　若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。 （1）如图所示，当两表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻 ， 则可测得 的内阻 。 　　 （2）如图所示，当两电表的满偏电压 时， 串联一定值电阻 后， 同样可测得 的内阻 。 　　 2、伏伏法测电阻 　　电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表和定值电阻来使用。 （1）如图所示，两电表的满偏电流接近时，若已知 的内阻 ，则可测出 的内阻 。 　　 （2）如图所示，两电表的满偏电流 时， 并联一定值电阻 后， 同样可测得 的内阻 。 　　 　 3、电阻箱当电表使用 （1）电阻箱当作电压表使用 如图所示，可测得电流表 的内阻 0 A VR R R= 0xR R> 0xR R< 1A 1R 2A 1 1 2 2 I RR I = 2 1A AU U 1A 0R 2A 1 1 0 2 2 ( )I R RR I += 1V 1R 2V 2 2 1 1 UR RU = 1 2A AI I 1V 0R 2V 2 2 1 1 1 0 UR U U R R = + 2A 1 2 2 2 ( )I I RR I −=4 　　 图中电阻箱 R 可测得 表两端的电压为 ，起到了测电压的作用。 （2）电阻箱当作电流表使用 如图所示，若已知 R 及 ，则测得干路电流为 。 　 图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用。 4、比较法测电阻 如图所示，测得电阻箱 的阻值及 表、 表示数 、 ，可得 。 如果考虑电表内阻的影响，则 。 　　 5、替代法测电阻 如图所示： 　 　 （1）S 接 1，调节 ，读出 A 表示数为 I； （2）S 接 2， 不变，调节电阻箱 ，使 A 表示数仍为 I； （3）由上述可得 。 该方法优点是消除了 A 表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻 不能连续变化。 6、半偏法测电流表内阻 （1）找出电流表的三个参数 、 和 ， 可直接从表头上读出， 可采用半偏法测出， 。 （2）半偏法测电流表内阻： 要点诠释： 　①测量原理：电路如图所示： 　　 第一步，闭合 ，调节 使 G 指针满偏；第二步，再闭合 ，调节 ，使 G 指针半偏， 读出 的值，则 。实验中，要注意满足 G 能满偏的前提下使 。 　②误差分析 2A 1 2( )I I R− VR V U UI R R = + 1R 1A 2A 1I 2I 2 1 1 x I RR I = 1 1 2 1 2( ) ( )x A AI R R I R R+ = + 2R 2R 1R 1xR R= 1R gI gU gR gI gR g g gU I R= 1S 1R 2S 2R 2R 2gR R= 1 gR R5 设电源电动势为 E，内阻忽略，在 闭合 断开，G 满偏时有 　 ① 当 也闭合，G 半偏时有 　 ② 由①②可得 故 ， 测量值 比 偏小， ，要减小误差，应使 。 （3）熟悉把改装的电表跟标准电压表核对的电路及方法。 考点三、练习使用多用电表 一、欧姆表 要点诠释： 1．内部电路：如图所示 　 2．改装原理：根据闭合电路欧姆定律制成的。图中 G 是表头，内阻 ，满偏电流 ，电 池的电动势为 E，内阻为 r，R 是可变电阻也叫调零电阻。 （1）当红、黑表笔相接触时（如图甲），相当于被测电阻 ，调节 R 的值，使电流表 的指针达到满偏 ，所以电流表的满刻度处被定为电阻挡的 0 刻度。 （2）当红、黑表笔不接触时（如图乙），相当于被测电阻 ，此时电流表的指针指在 电流表零刻度，所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“ ”位置。 　 （3）当红、黑表笔间接入某一电阻 时（如图丙），通过电流表的电流 ， 一个 对应一个电流值，我们可在刻度盘上直接标出与 I 值对应的 值，就可以从刻度 盘上直接读出 的值。 （4）中值电阻:电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的 值叫中值电阻， 。 3．刻度特点：欧姆表的刻度是不均匀的，零刻度在刻度盘最右边，越往左刻度越密，读 数时要注意，在中值电阻附近读数比较准确． 4．注意：欧姆表测电阻非常方便，但准确度不高．如电池用久了，电动势小于额定值， 1S 2S 1 g g EI R R = + 2S 2 2 2 1 2 1 2 g g g g g g I R RE R R R R RR R R = × ×++ + 1 2 1 g g R RR R R = + 2 1 1 g g g RR RR R = < + 2R gR R R