高中物理電表改裝.總結(jié).doc

電表的改裝“把電流表改裝為電壓表”是高中物理課本中的一個(gè)重要分組實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到如下目的：學(xué)會(huì)把電流表改裝為電壓表的基本方法即加深對(duì)“串聯(lián)分壓”的理解，掌握測(cè)電表內(nèi)阻的一種方法-半偏法，會(huì)設(shè)計(jì)校表電路。近幾年在一些正規(guī)化的考卷中，時(shí)有該實(shí)驗(yàn)的拓展及變形題，如：把“電流表改裝成電流表”、“電壓表改裝成電流表”、“電壓表改裝成電壓表”。本文對(duì)這些情況加以概括、總結(jié)，以期對(duì)廣大考生有所幫助。1、電流表改裝成電壓表A改裝方案Um在電流表G上串聯(lián)一個(gè)大阻值的定值電阻R0，讓其分壓即可起到電壓表的作用。IgG如圖所示， 改裝后的電壓表的量程Um=（rg+R0）IgR0rgG校表電路將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)，V利用分壓電路即可對(duì)所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例1（2003年杭州調(diào)研卷）一電壓表由電流表G與電阻R0串聯(lián)改成，如圖示。若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小些，那么應(yīng)采用下列哪種措施加以改進(jìn)（ ）A、在R0上串聯(lián)一個(gè)比R0小得多的電阻 C、在R0上并聯(lián)一個(gè)比R0小得多的電阻B、在R0上串聯(lián)一個(gè)比R0大得多的電阻 D、在R0上并聯(lián)一個(gè)比R0大得多的電阻分析與解答：偏小的原因是改裝后的電壓表內(nèi)阻偏大，這時(shí)可將R0調(diào)小一些，使表頭G上分取的電壓大一些，其上指針偏大，對(duì)應(yīng)改裝電壓表的電壓示數(shù)就大些。在R0不變的情況下，在其兩端并聯(lián)一個(gè)大電阻，也可達(dá)到相同的效果，故本題答案為D。2、電流表改裝成電流表改裝方案rgIg在電流表G上并聯(lián)一個(gè)小阻值的定值電阻R0，讓其分流即可起到大電流表的作用。ImG如圖所示， 改裝后的電流表的量程Im=Ig+ Ig rg /R0=（rg+R0）Ig /R0R0AG校表電路將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)，利用分壓電路即可對(duì)所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例2（2004年天津理綜卷）現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G（表頭），滿偏電流50A，內(nèi)阻約為800850。把它改裝成1mA、10mA的雙量程的電流表?？晒┻x擇的器材有：滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值20；滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值100k；電阻箱R，最大值9999；定值電阻R0 ，阻值1k；電源E1，電動(dòng)勢(shì)為15V；電源E2，電動(dòng)勢(shì)為30V；電源E3，電動(dòng)勢(shì)為45V；（所有電源內(nèi)阻不計(jì)）；標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流15mA；單刀單擲開(kāi)關(guān)S1和S2，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S3；電阻絲及若干導(dǎo)線。（1）采用如圖1所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻，為提高測(cè)量精確度，選用的滑動(dòng)變阻器為；選用的電源為。（2）將G改裝成雙量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路示于圖2和圖3。其中圖為合理電路。另一電路不合理的理由是： 。A（3）將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(duì)（僅核對(duì)1 mA量程），畫出所用電路圖。圖中待核對(duì)的電流表用， 符號(hào)表示。RcRdGGG10mAooRa RbS2R10mA1mAoo1mAoooS3ooES1圖1 圖2 圖3 圖4分析與解答：（1）半偏法測(cè)電阻時(shí)，要求干路幾乎不變才可，為此RR，同時(shí)電源電動(dòng)勢(shì)大些為宜，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2，電源選E3。（2）圖2應(yīng)為合理的電路。若采用圖3電路，在電路工作的情況下更換量程時(shí)，即S3由d換至c的過(guò)程中，兩電阻Rd、Rc都未與G并聯(lián)，這時(shí)G中電流過(guò)大而被燒壞。（3）改裝成量程為1mA的電流表時(shí)需要的并聯(lián)電阻Rx = Igrg/（Im-Ig）43，改裝后的電流表A的內(nèi)阻rA40。因401mA = 004V，所以電源選電動(dòng)勢(shì)最小的E1即可。當(dāng)選用了E1=15V的電源后，必須再串聯(lián)一電阻R0加以保護(hù)，才能使其安全工作。校表電路如圖所示。R0AAE13、電壓表改裝成電流表改裝方案RvUm在電壓表v上并聯(lián)一個(gè)小阻值的定值電阻R0，讓其分流即可起到電流表的作用。ImV如圖所示， 改裝后的電流表的量程Im=Uv/Rv+Uv/R0R0 =（1/Rv+R0）Uv校表電路AV將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)，A利用分壓電路即可對(duì)所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例3（2004年浙江理綜卷）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一電壓表mV ，量程為150mV，內(nèi)阻約為150?，F(xiàn)要將其改裝成量程為10mA的電流表，并進(jìn)行校準(zhǔn)。為此，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：干電池E（電動(dòng)勢(shì)為15v），電阻箱R，滑動(dòng)變阻器R，電流表A（有15mA、15mA、150mA三個(gè)量程）及開(kāi)關(guān)。（1）對(duì)電表改裝時(shí)必須知道電壓表的內(nèi)阻?？捎脠Da示的電路測(cè)量電壓表mV的內(nèi)阻。在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的電流表A應(yīng)選用的量程是。若合上K，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后測(cè)得電壓表的讀數(shù)為150mV，電流表A的讀數(shù)為105mA，則電壓表的內(nèi)阻Rmv為 。（取三位有效數(shù)字）（2）在對(duì)改裝后的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，把A作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，在b中畫出對(duì)改裝后的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖（滑動(dòng)變阻器作限流使用），圖中各元件要用題中給出符號(hào)或字母標(biāo)注。圖中電阻箱的取值是（取三位有效數(shù)字），電流表A應(yīng)選用的量程是。mVAR圖 a 圖 b分析與解答：（1）電壓表的限流量等于150mV/150=1mA，故電流表A 應(yīng)選量程為15mA的。 電壓表的內(nèi)阻Rmv=150mV/105mA143。（2）將其改成量程為10 mA的電流表，所需的并聯(lián)電阻R應(yīng)為：10mA=150mV/150+150mV/R ，解得R=167，此即電阻箱的取值。因改裝后的量程為10mA，所以校準(zhǔn)用的電流表A 應(yīng)選量程為15mA的。mVA按題目要求校準(zhǔn)電路如圖：RR4、電壓表改裝成電壓表改裝方案Uv Rv在電壓表v上串聯(lián)一個(gè)大阻值的定值電阻R0，讓其分壓即可起到大電壓表的作用。UmV如圖所示， 改裝后的電壓表的量程Um=Uv+UvR0/RvR0 =（R0+Rv）Uv/Rv校表電路V將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)，V0利用分壓電路即可對(duì)所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。題例鞏固例4（2004年科研測(cè)試卷）一個(gè)電壓表VA的內(nèi)阻RA=1k，量成為1.0v，現(xiàn)要利用電阻箱擴(kuò)大它的量程，改為3.0v的電壓表，改裝后再用量程為3.0v的精確電壓表VB對(duì)改裝后的電壓表VC的所有刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。除了這兩個(gè)電壓表VA、VB外，還有下列器材：電源E（電動(dòng)勢(shì)約6V、內(nèi)阻較?。蛔冏杵鱎（總阻約10）；電阻箱R0（19999）；電鍵K；導(dǎo)線。（1）試在實(shí)物圖中用導(dǎo)線連成校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路（2）電阻箱R0的取值應(yīng)為 - （3）用上述電壓表VB和改裝后并已校準(zhǔn)過(guò)的電壓表Vc以及一個(gè)電鍵和一些導(dǎo)線，去測(cè)量一個(gè)電動(dòng)勢(shì)約為2V的電源內(nèi)阻r，試簡(jiǎn)要寫出測(cè)量步驟；并用測(cè)得的量表示出內(nèi)阻r=-。176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000R0VBVAERK分析與解答：（1）將改裝后的電壓表Vc與標(biāo)準(zhǔn)電壓表VB并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接成分壓電路，如下圖所示。VCR0VA176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000R0VBVAVBRR（2）據(jù)部分電路的歐姆定律有 3.0=1.0+1.0R0/1000 可得R0=2000 此時(shí)改裝后的電壓表Vc的內(nèi)阻Rc=1000+2000=3000Uc（3）將電壓表Vc與待測(cè)電源相聯(lián)，計(jì)下電壓表的讀數(shù)UcRcVc E= Uc +Ucr/Rc -E r UBRBUcRc將電壓表VB與Vc串聯(lián)后再待測(cè)電源相聯(lián)，計(jì)下兩電壓表的讀數(shù)UB、UcVBVc E= UB + Uc + Ucr/Rc - E rUB+ Uc - UcUc- Uc（4）聯(lián)立兩式可得 r = RC小 結(jié) ：1、此類實(shí)驗(yàn)要求掌握以下知識(shí)點(diǎn)：全（部分）電路的歐姆定律，不同電表間的改裝原理-串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流關(guān)系的大小計(jì)算。2、全面考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能-電流表的內(nèi)外接，限流和分壓電路的選取，實(shí)驗(yàn)器材的選擇，實(shí)物電路的連接及實(shí)驗(yàn)誤差分析。3、對(duì)能力的考查要求較高-考查了學(xué)生判斷推理的邏輯思維能力，考查了學(xué)生的實(shí)際操作能力，考查學(xué)生的分析概括能力，考查學(xué)生的創(chuàng)新思維能力等。5書是我們時(shí)代的生命別林斯基書籍是巨大的力量列寧書是人類進(jìn)步的階梯高爾基書籍是人類知識(shí)的總統(tǒng)莎士比亞書籍是人類思想的寶庫(kù)烏申斯基書籍舉世之寶梭羅好的書籍是最貴重的珍寶別林斯基書是唯一不死的東西丘特書