把电流表改装成电压表试验误差分析
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把电流表改装成电压表试验误差分析
问题：把电流表改装成电压表后，用改装的电压表测量导体两端的电压，测量值是准确的吗？如不准确，测量值是偏大还是偏小？
要想弄清上面的问题，必须把电流表改装成电压表的过程搞清。
1、用“半偏法”测量电流表内阻g r
⑴用“半偏法”测量电流表内阻g r 的原理：如图1所示，使
电流表G 指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律可得：
()g E I R r r =++……①（r 为电源内阻）。
再合上开关2S ，调
节电阻箱/R ，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，这时有：//()g g R r E I R r R r =+++……②，同时有：/11()22g g g I r I I R =-……③，解以上三个方程可得：//g R r r R R r R +=+-，分析上式可知：当R r +﹥﹥/R 时，/g r R =，即电流表的内阻等于此时电阻箱的电阻值。
⑵用“半偏法”测量电流表内阻g r 的步骤：
①按图1所示的电路图连接器材，R 是滑动变阻器，/R 是电阻箱，滑动变阻器应先调节阻值最大；
②闭合1S ，断开2S ，调节R ，使电流表G 满偏；
③闭合2S ，调节电阻箱/R ，使电流表G 半偏；
④从电阻箱上读出数据/R ，则/g r R =。
2、把电流表改装成电压表
电流表的满偏电流为g I ，内阻为g r ，根据部分电路欧姆定律，满偏电压
g g g U I r =，将电流表的表盘刻度改为相应的标度，则电流表就变为一个可以直接读出电压数值的电压表，由于电流表的满偏电压很小，所以
这样改成的电压表的测量范围不大。
如果要扩大它的测量范
围（即量程），可以在电流表上串联一个分压电阻方法来实
现。
如图2所示，设改装好的电压表量程为U ，与电流表串
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U R r I =-，即给电流表串联一个阻值为0g g
U R r I =-的电阻，就可以将电流表改装成量程为U 的电压表。
3、注意事项
⑴测电流表内阻时，在1S 闭合前，应将R 调到最大，以免烧坏电流表。
⑵测电流表内阻时，在2S 闭合后，不能再调节R ，以保持电路中总电流不变。
⑶测电流表的内阻时，必须R ≥/100R 。
4、实验误差分析
⑴在用半偏法测表头内阻的过程中，当闭合开关2S 后，由于/R 与电流表并联，R 并﹤g r ，所以电路中的总电流比2S 闭合前要大一些，即此时总电流
I ﹥g I ，导致流过电阻箱的电流/1()2R g I I I =-﹥12g I 。
因为//12
g g R I R I R =，所以/R ﹤g r ，即电流表内阻的测量值小于真实值。
⑵根据电流表改装为电压表的原理，与电流表串联的分压电阻阻值
0g g
U R r I =-，由于电流表内阻g r 的测量值小于真实值，使0R 的计算值偏大，所以改装后的电压表的量程U 也偏大一些。
根据以上分析，可以判断出用改装的电压表测量导体两端的电压，测量值是偏小的。
巩固练习：
1、图3是半偏法测定电流表内阻g r 的电路图，图中的R 实物是 ，/R 实物是 ，正确的连接实物后，试验步骤如下：
A 、合上开关1S ，调整R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度
B 、断开1S ，记下/R 的值
C 、合上开关2S ，调整R 和/R 的阻值，使电流表指针偏转到
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢4 正好是满刻度的一半 D 、断开1S 、2S ，将R 阻值调到最大 上述 项步骤有错误，应 才正确，改正后正确操作步骤的顺序编码为 ，只有/R 比R 时，才可以认为/g r R =，因为并入/R 后电路的总电流会变 ，故g r 的真实值比/R 要稍 。
2、在测定电流表内阻的试验中，备用的器材有（ ）
A 、电流表（量程0～100A μ）
B 、电阻箱（阻值范围0～
9999Ω）
C 、电阻箱（阻值范围0～99999Ω）
D 、电源（电动势2V ，有
内阻）
E 、电源（电动势6V ，有内阻）
F 、滑动变阻器（阻值范围0～50Ω），还有若干电键和导线
⑴如果采用图4所示的电路测定电流表G 的内阻，并且要想得到较高的精确度，那么从以上备用的器材中，可变电阻1R 应选用 ，可变电阻2R 应选用 ，电源E 应选用 。
（用字母代号填写）
⑵如果试验时要进行的步骤有：
A 、合上1S ；
B 、合上2S ；
C 、观察1R 的阻值是否最大，如果不是，将1R 的阻值调至最大；
D 、调节1R 的阻值，使电流表指针偏转到满偏刻度；
E 、调节2R 的阻值，使电流表指针偏转到满偏刻度的一半；
F 、记下2R 的阻值。
把以上步骤的字母代号，按试验的合理顺序填写在下面横线空百处： 、 、 、 、 、 。
⑶如果上述步骤（F ）中，所得2R 的阻值600Ω，则电流表内阻g r 的测量值为 Ω。
⑷如果要将电流表改装成量程0～5V 电压表，则改装的方法是跟电流表
联一个阻值为 Ω的电阻。
⑸设计出把改装的电压表跟标准电压表校对的电路图。
巩固练习参考答案：
1、变阻器，变阻箱，C，只调整/R的阻值，DACB，小的多，大，大
2、⑴C、B、E ⑵CADBEF⑶600 ⑷串、49400 ⑸校对电路图如图5所示。
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