Question

在把靈敏電流計(jì)G改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中，要將內(nèi)阻大約為幾百Ω、量程為I_G=200μA的電流表G改裝成量程為5V的電壓表．
（1）先利用如圖1所示的電路，采用“半偏法”測(cè)出電流表G的內(nèi)電阻R_G，在測(cè)量R_G的實(shí)驗(yàn)中，有如下的主要實(shí)驗(yàn)器材供選擇：
A．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-200Ω）
B．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-80kΩ）
C．電阻箱（阻值范圍0-999.9Ω）
D．電阻箱（阻值范圍0-9999Ω）
E．電源（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻0.3Ω）
F．電源（電動(dòng)勢(shì)12V，內(nèi)阻0.6Ω）
G．電源（電動(dòng)勢(shì)50V，內(nèi)阻2.0Ω）
在上述可供選擇的器材中，可變電阻R₁應(yīng)選擇

B

，為提高測(cè)量精度，可變電阻R₂應(yīng)選用

C

，電源E最好選用

F

．（填字母代號(hào)）
（2）按圖1所示電路在圖2所給出的實(shí)物中畫出連接導(dǎo)線．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有：
A．合上S₁；    B．合上S₂；    C．將R₁連入電路的阻值調(diào)到最大；    D．調(diào)節(jié)R₁的阻值，使電流表G的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；    E．調(diào)節(jié)R₂的阻值，使電流表G的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；   F．記下R₂的阻值；   G．按圖1所示的電路連接好實(shí)物圖2；
上述實(shí)驗(yàn)步驟中的合理順序?yàn)?!--BA-->

GCADBEF

．
（4）若步驟F中記錄的R₂的阻值為100Ω，則待測(cè)電流表G的內(nèi)阻R_G的測(cè)量值為

100

Ω，考慮到實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，電流表G內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值之間的大小關(guān)系是R_G測(cè)

＜

R_G真．
（5）將此電流表G改裝成量程為5V的電壓表，應(yīng)

串

聯(lián)一個(gè)阻值為

24900

Ω的電阻．
（6）現(xiàn)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝后的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，改裝及校準(zhǔn)所用器材的實(shí)物如圖3所示（虛線方框內(nèi)
的為改裝表），在方框圖4中畫出改裝和校對(duì)都包括在內(nèi)的電路圖（要求對(duì)0～5V的所有刻度都能在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行校對(duì)），然后將器材實(shí)物按以上要求連接成實(shí)驗(yàn)電路圖．
（7）若校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)改裝表示數(shù)總是小于標(biāo)準(zhǔn)表的示數(shù)，則應(yīng)將串聯(lián)電阻的阻值適當(dāng)調(diào)

小

（填“大”或“小”）一些．
（8）用改裝并校對(duì)后的電壓表，按圖5所示的電路測(cè)量未知電阻R_x．若測(cè)量未知電阻R_x時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.20A，而改裝后的電壓表的表頭（刻度盤仍為原電流表的刻度）示數(shù)如圖6所示，那么R_x的測(cè)量值為

15

Ω．
（9）若將此電流表G改裝成量程為10mA的電流表，應(yīng)

并

聯(lián)一個(gè)阻值約為

2

Ω的電阻．
（10）將改裝后的量程為10mA的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(duì)，改裝及校準(zhǔn)所用的實(shí)物如圖8所示，其中標(biāo)準(zhǔn)電流表已與保護(hù)電阻R₀串聯(lián)．在圖7中畫出對(duì)改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖，圖中待核對(duì)的電流表用符號(hào)     表示，標(biāo)準(zhǔn)電流表用符號(hào)    表示，然后將器材實(shí)物按以上要求連接成實(shí)驗(yàn)電路．

（11）若將此電流表G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖9和圖10所示．圖

9

為合理電路．

Answer 1

分析：解決本題的關(guān)鍵是明確半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻的原理仍然是串并聯(lián)電路和歐姆定律的綜合運(yùn)用，關(guān)鍵是看清電路圖，分析要細(xì)心．

解答：解：（1）根據(jù)“半偏法”原理可知，為減小誤差，應(yīng)使電路中的電流保持不變，根據(jù)I=

E

R   總

可知，變阻器應(yīng)選全電阻最大的B；可變電阻應(yīng)選與電流表內(nèi)阻接近的即可，所以應(yīng)選C；由

I

m

=

I

g

=200μA，所以

E

m

=

I   m R

總

≈200

×10

-6

×80

×10

3

=16V，所以電源應(yīng)選F．
（2）實(shí)物連線如圖所示

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟應(yīng)為GCADBEF
（4）根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律可知，電流表測(cè)量值

R

G測(cè)

=100Ω，若考慮誤差，由于閉合

s

2

后電路中總電阻變小，總電流變大，當(dāng)電流表半偏時(shí)，通過(guò)可變電阻的電流大于通過(guò)電流表的電流，由歐姆定律可知可變電阻阻值應(yīng)小于電流表內(nèi)阻，即

R

G測(cè)

＜R

G真

（5）根據(jù)歐姆定律可得應(yīng)串聯(lián)電阻為：R=

U- I   G R   G

I   G

=24900Ω
（6）如圖所示

（7）校準(zhǔn)時(shí)若改裝表示數(shù)偏小，說(shuō)明通過(guò)電壓表的電流偏小即內(nèi)阻偏大，所以應(yīng)將15串聯(lián)電阻的阻值適當(dāng)調(diào)小一些．
（8）根據(jù)歐姆定律可求出

R

x

=15Ω
（9）根據(jù)歐姆定律可知，應(yīng)并聯(lián)的電阻為R=

I   G R   G

I- I   G

=2Ω
（10）如圖所示

（11）根據(jù)歐姆定律可知，圖9為合理電路．
故答案為：（1）B、C、F，（2）如圖，（3）GCADBEF，（4）＜
（5）串 24900，（6）如圖，（7）小，（8）15，（9）并 2，（10）如圖，（11）9

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)掌握“半偏法”的含義，并會(huì)進(jìn)行誤差分析．