電流表改裝電壓表是高中物理非常重要的一個實驗,也是高考物理??嫉碾妼W實驗之一。
電流表改裝電壓表兩大步驟
實驗第一步:測量電流表的內(nèi)電阻;
實驗第二步:為電流表串聯(lián)固定阻值的電阻;
借助半偏法測電流表內(nèi)阻
利用半偏法測量電流表內(nèi)阻的電路圖如上圖所示。
實驗器材
待測電流表g、電源、滑動變阻器、電阻箱、電鍵2個、導線若干。
具體操作步驟
1.按上圖連接電路圖,保持兩個電鍵處于打開位置,使滑動變阻器r1置于最大電阻位置。
2.閉合電鍵s1,調(diào)整滑動變阻器r1,使電流表g指針滿偏。
3.保持滑動變阻器r1調(diào)整好的觸頭位置不變,閉合電鍵s2。
4.調(diào)整電阻箱r2的阻值,使電流表g指針半偏。
5.讀取r2的示數(shù),該示數(shù)即為電流表g的內(nèi)阻。
上述實驗是有系統(tǒng)誤差的,這也是此實驗的必考點。誤差分析,在這篇文章《半偏法及其誤差》中有詳細的解釋。
串聯(lián)固定阻值的電阻
電流表改裝電壓表,利用的是電流i與u之間函數(shù)關(guān)系。當電壓與電流之間滿足u=f(i),存在一一對應的映射關(guān)系時,我們可以利用i的測量數(shù)據(jù)描述u的大小。
舉個例子來說明。通過第一步中,我們測定了電流表阻值是0.2ω,電流表的最大量程是0.3a(滿偏示數(shù))。
我們要將這個電流表改裝為15v的電壓表。
換句話說:
當電流表的指針偏轉(zhuǎn)到最右端時(0.3a),映射的是15v的電壓。
當電流表的指針偏轉(zhuǎn)到表盤中央位置時(0.15a),映射的是7.5v的電壓。
……
如上圖所示,我們的r的阻值,依照部分電路歐姆定律,必須滿足這樣的關(guān)系:
i(rg+r)=u
我們?nèi)∽畲笾祹б幌?,就能得到r的電阻值。
0.3*(0.2+r)=15v
可得r=49.8ω;同樣同學們可以帶一下0.15a和7.5v,得到的結(jié)果也是一樣的。
這里舉例子,是便于同學們理解,遇到其他的考試,類比下即可求解r的數(shù)據(jù)。
小結(jié)
這就是我們電流表改裝電壓表的實驗步驟,這個實驗主要包括兩部分。
(1)測量電流表的內(nèi)電阻;
(2)串聯(lián)固定阻值的電阻;