高中物理电流表改装中内阻测量的六种方法比较

电流表改装中内阻测量的六种方法比较

电表是高考考查的重点，因此把电流表改装为电压表的实验是高三复习的重要内容之一．该实验由三个重要环节：一是测出电流表G的内阻Rg；二是计算出把电流表改装为量程为Ｕ的电压表，需串联的电阻R

1

；三是对改装后的电压表进行校对．本文主要介绍在实验室仪器充足的情况下电流表内阻的测量方法．

一.半偏法

这是课本上介绍的方法．如图2所示，首先闭合S

1，调R

1

使电流表G

满偏，再闭合S

2，调R

2

的阻值使电流表指针偏转到满刻度的一半．在R

1

>>R

2

时，可认为Rg=R

2

．

因为电阻R

2

的并入，电路中总电阻减小，导致电路中总电流增大．因

此当流经电流表的电流为Ig/2时，流经R

2的电流I

2

大于Ig/2，由并联电

路知识可知R

2<Rg，测量值偏小．且闭合S

2

前后干路中总电流变化越大，误差越大．这样干路

中总电流变化越小越好，要满足这一条件，只有R

1>>R

2

，一般要求R

1

>100R

2

.

又因要使电流表满偏，电源的电动势不能太小，对一定的电流表，在不超量程的条件下，电源电压越高，误差越小．

二．满偏法

如图2所示，首先闭合S

1，调R

1

使电流表G满偏，再闭合S

2

，将R

1

的阻值减半，调R

2

的

阻值使电流表指针仍然满偏，则由于电源内阻很小，一般R

1>>r，所以ｒ可以忽略,这时Rg=R

2

.

该法由于忽略电源内阻,使测量值偏大.但一般R

1

>>r,因此该法误差较小,比较准确.

三.电阻替代法

如图3，此法多选用一个比电流表G量程大几倍的电流表A．先闭合S

和S

1，调节R

1

使电流表A的指针指一定电流Ｉ．然后断开 S

1

，接通S

2

调R

2

使电流表A的指针仍然指电流Ｉ，则Rg=R

2

.

该法操作方便，不需要任何计算，且精确度较高．但需要两个电表，有条件的学校，让学生选用这一方法较好．

四.电流差值法

如图4所示，闭合电键Ｓ调R

1和R

2

的阻值，使电流表G和A 的示

数分别为I

1和I

2

，由串并联电路的知识可知I

1

Rg=(I

2

-I

1

)R

2

，整理得

Rg= (I

2-I

1

)R

2

/I

1

。

图４

图5

此法操作简捷，误差小，计算也不复杂，是较好的方法之一． 五、电流表并联法

如图5所示，把R 1调到某一合适值，闭合S 1与S 2，测得电流表G 和A 的示数分别为I 1 、I 2；断开S 2，调R 2的值，使G 和A 的示数分别为I 1´、I 2´．则I 1Rg =I 2R A ，I 1´Rg = I 2´( R 2+R A )，计算得Rg ．

此法精确度较高，但计算与线路连接较繁琐． 六、伏安法

如图6所示，闭合电键S ，调R 1的值，计下电流表的示数Ｉ，电压表示数U ．则Rg =U/I-R 1．

此法操作方便，且学生对伏安法较为熟悉，精度也较高，是比较好的方法之一．

近几年高考注重了实验设计能力的考察，教学中可引导学生应用所学电

路基本规律设计新的实验，而不照搬课本，这对培养学生将理论知识应用于实际，开发学生智力会大有益处．