高中物理電學(xué)實驗詳解-電表改裝

［名校］高中電學(xué)實驗詳解-電表改裝

電表改裝和測量電阻是電學(xué)實驗中一脈相承或者相互融合的實驗,它

的重要性不言而喻。從大的方面來說，電表改裝其實是小電流表或者

電流計改裝，改裝后可以變成更大量程的電流表，也可以是滿足測量

要求的電壓表。

一、小電流表或電流計

電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的原理制

成的，且指針偏角e與電流強度I成正比很陽=ki,故表的刻度是均

勻的。電流表的主要參數(shù)有：表頭內(nèi)阻Rg：即電流表線圈的電阻

滿偏電流Ig:即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達(dá)到滿偏；

滿偏電壓U:即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故Ug二Ig-Rg

二、電流表改裝成電壓表

原理是表頭的量程小，要想測大電壓必須有一個電阻給他分走一部分

電壓，只有串聯(lián)電路才能做到分壓，所以要串聯(lián)一個電阻，原理如上

圖。利用串聯(lián)電路電流相等，且當(dāng)表頭滿偏時，整個電路電壓最

大，所以改裝后的電壓表的最大量程代表表頭滿偏?？梢娞摼€框內(nèi)就

相當(dāng)于電壓表。該電壓表的內(nèi)阻是R+Rg,所以放大倍數(shù)

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

所以電壓表的本質(zhì)是可以讀自身電壓的大電阻，測量時并聯(lián)接在

電路中利用并聯(lián)電路電壓相等讀自己電壓就是讀被測部分電壓。

三、電流表改裝成大量程電流表

原理是表頭量程小，要想測大電流，就需要有個電阻給它分擔(dān)一部分

電流，所以只能用并聯(lián)電路才能分流，需要并聯(lián)一個電阻。原理圖如

上圖，主要就是利用電壓相等，還有就是當(dāng)表頭滿偏時，整個電

路電流最大，所以改裝后的電流表的最大量程代表表頭滿偏。該電流

表的內(nèi)阻。所以放大倍數(shù)

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

所以電流表的本質(zhì)是可以讀自身電流的小電阻，所以電流表串聯(lián)

接入電路測電流。

四、幾點結(jié)論

一是改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴大了，但通過電流表的最

大電流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流ig和滿

偏電壓Ug,只是由于串聯(lián)電路的分壓及并聯(lián)電路的分流使表的量程

擴大了。

二是放大倍數(shù)均是電阻之和和相對較小電阻的比值。改裝電壓表需要

串聯(lián)一個比Rg更大的電阻，改裝電流表需要并聯(lián)一個比Rg更小的

電阻，但計算放大倍數(shù)的方法均是電阻之和與相對較小電阻的比值。

電表改裝后的校準(zhǔn)是一個比較冷門的知識點，但是它的思想還是值得

我們仔細(xì)揣摩，以備不時之需。校準(zhǔn)的思路就是讓改裝后的電流表或

電壓表和一個標(biāo)準(zhǔn)的電流表或者電壓表去比較。校準(zhǔn)的示意圖如下圖

所示。

改

皇

好

的

電

正

*

機

電流表校準(zhǔn)電路電壓表校準(zhǔn)電路

虛線框內(nèi)的部分就是我們上一期談到的改裝后的電流表或者電壓表。

它在校準(zhǔn)電路的位置和標(biāo)準(zhǔn)電流表或者電壓表的位置要一致。

關(guān)于校準(zhǔn)問題，我們強調(diào)幾點：

一是所選擇的標(biāo)準(zhǔn)電流表或者電壓表的精度必須比改裝后的電流表

或者電壓表精度要高，這一點不難理解，大家注意即可。

二是零點和滿偏的讀數(shù)一定要和標(biāo)準(zhǔn)的一致。

三是校準(zhǔn)過程是一個反復(fù)改變干路電流或者路端電壓的過程，因此必

須選用可以隨時改變電源電動勢或者輸出電壓的電器元件。

四是校準(zhǔn)過程中不能改變改裝后電流表或者電壓表的內(nèi)阻。

五是如果改裝后的電流表讀數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)相比偏大，會是什么原因？一是

表頭內(nèi)阻Rg有偏差。由于真實情況是讀數(shù)偏大，可知流過表頭Rg

的電流偏大，當(dāng)Rg阻值增大時，Rg的電流減小，這樣才能減小誤

差。二是分流電阻R并有偏差。同理，如果Rg不變，只有減小R并

的阻值，Rg的電流才會減小。

六是如果改裝后的電壓表讀數(shù)偏大，還是同樣的分析方法。一是表頭

內(nèi)阻Rg有偏差。由于真實情況是讀數(shù)偏大，可知流過表頭Rg的電

流偏大，當(dāng)Rg阻值減小時，Rg的電流減小讀數(shù)減小。二是分壓電

阻R串有偏差。同理分析，如果Rg不變，只有增大R