1、1电表间的各种改装“把电流表改装为电压表”是高中物理课本中的一个重要分组实验，本实验要求达到如下目的：学会把电流表改装为电压表的基本方法即加深对“串联分压”的理解，掌握测电表内阻的一种方法-半偏法，会设计校表电路。近几年在一些正规化的考卷中，时有该实验的拓展及变形题，如：把“电流表改装成电流表” 、 “电压表改装成电流表” 、 “电压表改装成电压表” 。本文对这些情况加以概括、总结，以期对广大考生有所帮助。1、电流表改装成电压表改装方案在电流表 G 上串联一个大阻值的定值电阻 R0，让其分压即可起到电压表的作用。如图所示， 改装后的电压表的量程 Um=（r g+R0）I g校表电路将改装后的电
2、压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固例 1（2003 年杭州调研卷）一电压表由电流表 G 与电阻 R0 串联改成，如图示。若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小些，那么应采用下列哪种措施加以改进（ ）A、在 R0 上串联一个比 R0 小得多的电阻 C、在 R0 上并联一个比 R0 小得多的电阻B、在 R0 上串联一个比 R0 大得多的电阻 D、在 R0 上并联一个比 R0 大得多的电阻分析与解答：偏小的原因是改装后的电压表内阻偏大，这时可将 R0 调小一些，使表头G 上分取的电压大一些，其上指针偏大，对应改装电压表的电压示数就大些。在 R0 不变的情况下，在
3、其两端并联一个大电阻，也可达到相同的效果，故本题答案为 D。2、电流表改装成电流表改装方案在电流表 G 上并联一个小阻值的定值电阻 R0，让其分流即可起到大电流表的作用。如图所示， 改装后的电流表的量程 Im=Ig+ Ig rg /R0=（r g+R0）I g /R0校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固例 2（2004 年天津理综卷）现有一块 59C2 型的小量程电流表 G（表头） ，满偏电流50A，内阻约为 800850 。把它改装成 1mA、10mA 的双量程的电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器 R1，最大阻值 20；滑动变阻器 R2，
4、最大阻值 100k；电阻箱 R， ，最大值 9999；定值电阻 R0 ，阻值 1k；电源 E1，电动势为 15V ；电源E2，电动势为 30V；电源 E3，电动势为 45V ；（所有电源内阻不计） ；标准电流表 A，G Igrg R0UmGVGIg rgR0ImG A2满偏电流 15mA；单刀单掷开关 S1 和 S2，单刀双掷开关 S3；电阻丝及若干导线。（1）采用如图 1 所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电源为 。（2）将 G 改装成双量程电流表，现有两种备选电路示于图 2 和图 3。其中图 为合理电路。另一电路不合理的理由是： 。（3）将改装后的电流表
5、与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1 mA 量程） ，画出所用电路图。图中待核对的电流表用 ， 符号表示。图 1 图 2 图 3 图 4分析与解答：（1）半偏法测电阻时，要求干路几乎不变才可，为此 RR ，同时电源电动势大些为宜，故滑动变阻器应选 R2，电源选 E3。（2）图 2 应为合理的电路。若采用图 3 电路，在电路工作的情况下更换量程时，即 S3 由d 换至 c 的过程中，两电阻 Rd、R c 都未与 G 并联，这时 G 中电流过大而被烧坏。（3）改装成量程为 1mA 的电流表时需要的并联电阻 Rx = Igrg/（I m-Ig）43，改装后的电流表 A 的内阻 rA 40 。因 40
6、1mA = 004V，所以电源选电动势最小的 E1即可。当选用了 E1=15V 的电源后，必须再串联一电阻 R0加以保护，才能使其安全工作。校表电路如图所示。3、电压表改装成电流表改装方案在电压表 v 上并联一个小阻值的定值电阻 R0，让其分流即可起到电流表的作用。如图所示， 改装后的电流表的量程 Im=Uv/Rv+Uv/R0=（1/R v+R0）U v校表电路将改装后的电流表与标准电流表串联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固例 3（2004 年浙江理综卷）实验室内有一电压表 mV ，量程为 150mV，内阻约为150。现要将其改装成量程为 10mA 的电流表，并进行校准。为此，
7、实验室提供如下器材：干电池 E（电动势为 15v） ，电阻箱 R，滑动变阻器 R， ，电流表 A（有15mA、15mA、150mA 三个量程）及开关。EG G GR S2S1Ra Rb RcRdooo10mA1mAooo o10mA 1mAS3 o oAAA R0E1VUm RvR0ImV A3（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻。可用图 a 示的电路测量电压表 mV 的内阻。在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表 A 应选用的量程是 。若合上 K，调节滑动变阻器后测得电压表的读数为 150mV，电流表 A 的读数为105mA，则电压表的内阻 Rmv为 。 （取三位有效数
8、字）（2）在对改装后的电流表进行校准时，把 A 作为标准电流表，在 b 中画出对改装后的电流表进行校准的电路原理图（滑动变阻器作限流使用） ，图中各元件要用题中给出符号或字母标注。图中电阻箱的取值是 （取三位有效数字） ，电流表 A 应选用的量程是 。图 a 图 b分析与解答：（1）电压表的限流量等于 150mV/150=1mA，故电流表 A 应选量程为 15mA 的。电压表的内阻 Rmv=150mV/105mA143。（2）将其改成量程为 10 mA 的电流表，所需的并联电阻 R 应为：10mA=150mV/150+150mV/R ，解得 R=167，此即电阻箱的取值。因改装后的量程为 10
9、mA，所以校准用的电流表 A 应选量程为 15mA 的。按题目要求校准电路如图：4、电压表改装成电压表改装方案在电压表 v 上串联一个大阻值的定值电阻 R0，让其分压即可起到大电压表的作用。如图所示， 改装后的电压表的量程 Um=Uv+UvR0/Rv=（R 0+Rv）U v/Rv校表电路将改装后的电压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固例 4（2004 年科研测试卷）一个电压表 VA 的内阻 RA=1k，量成为 1.0，现要利用电阻箱扩大它的量程，改为 3.0v 的电压表，改装后再用量程为 3.0v 的精确电压表 VB 对改装后的电压表 VC 的所有刻度进行校准。
10、除了这两个电压表 VA、V B 外，还有下列器材：电源E（电动势约 6V、内阻较小） ；变阻器 R（总阻约 10） ；电阻箱 R0（19999） ；电键K；导线。mV ARmV AR RVUv RvR0UmVV04（1）试在实物图中用导线连成校准时的实验电路（2）电阻箱 R0 的取值应为 - （3）用上述电压表 VB 和改装后并已校准过的电压表 Vc 以及一个电键和一些导线，去测量一个电动势约为 2V 的电源内阻 r，试简要写出测量步骤；并用测得的量表示出内阻 r=-。分析与解答：（1）将改装后的电压表 Vc 与标准电压表 VB 并联，滑动变阻器接成分压电路，如下图所示。（2）据部分电路的欧姆
11、定律有 3.0=1.0+1.0R0/1000 可得 R0=2000此时改装后的电压表 Vc 的内阻 Rc=1000+2000=3000（3）将电压表 Vc 与待测电源相联，计下电压表的读数 UcE= Uc +Ucr/Rc -将电压表 VB 与 Vc 串联后再待测电源相联，计下两电压表的读数 UB、U cE= UB + Uc + Ucr/Rc - （4）联立两式可得 r = RC小 结 ：1、此类实验要求掌握以下知识点：全（部分）电路的欧姆定律，不同电表间的改装原理-串联分压和并联分流关系的大小计算。2、全面考查了电学实验的基本技能-电流表的内外接，限流和分压电路的选取，实UB+ Uc - Uc
12、Uc- Uc176543289017654328901765432890 17654328901765432890 1765432890110010100001000001000176543289017654328901765432890 17654328901765432890 176543289011001010000100000100VBVAR0VA VBR0RKERVA VBR0RVCVc UcRcVc VBUcRcUBRBE rE r5验器材的选择，实物电路的连接及实验误差分析。3、对能力的考查要求较高-考查了学生判断推理的逻辑思维能力，考查了学生的实际操作能力，考查学生的分析概括能力，考查学生的创新思维能力等。
