2019-2020年高二物理把電流表改裝成電壓表 人教新課標(biāo)版.doc
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2019-2020年高二物理把電流表改裝成電壓表 人教新課標(biāo)版【教學(xué)目的】通過實驗“把電流表改裝成電壓表”1用半偏法測電流表的內(nèi)阻2把電流表改裝成電壓表3對改裝好的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電表進(jìn)行校正【重點(diǎn)和難點(diǎn)】1把電流表改裝成電壓表2用半偏法測電流表內(nèi)電阻【教學(xué)過程】實驗?zāi)康?把小量程的電流表改裝為電壓表并把改裝的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對。實驗原理 電流表是測量電路中電流的儀表,本實驗中使用的電流表是沒經(jīng)改裝的小量g程電流表。其最大量程Ig一般從幾十微安到幾毫安。電流表的內(nèi)阻Rg一般也在100左右,因此電流表允許加上的最大電壓Ug=IgRg,是一個比較小的電壓,想測量比Ug大一些的電壓時,這個電流表就不能直接測量了,否則通過它的電流超過其量程會燒毀電表。所以要想測量大的電壓,就需要把電流表改裝,根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓作用,給電流表串聯(lián)一個阻值較大的電阻,從而限制流過電流表的電流不超過其滿偏電流,這樣把電流表及與其串聯(lián)的電阻一起作為電壓表,則該電壓表可以測量較高電壓。實驗器材 小量程電流表、電位器、電阻箱、電鍵(兩個)、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、滑動變阻器、學(xué)生電源。實驗步驟(1)測量電流表的內(nèi)電阻Rg。 先按如圖3-135所示電路圖連接電路,斷開S2,接通S1,把電位器R由最大阻值逐漸向阻值變小進(jìn)行調(diào)節(jié),使電流表的指針達(dá)到滿偏為止,這時電位器的阻值不得再調(diào)整,接通S2,調(diào)整電阻箱R的阻值,使電流表的指針恰好偏轉(zhuǎn)到滿偏的一半,讀出電阻箱R的阻值,就是電流表的內(nèi)電阻Rg。(2)將電流表改裝為電壓表 改裝量程為3V的電壓表,按公式Rx=-Rg計算分壓電阻Rx的值。 按圖3-136把電流表和電阻箱串聯(lián)起來,選用電阻箱的阻值等于分壓電阻Rx的值。 改裝后的電壓表表盤的刻度值,按公式U=Um來計算。 其中Um是改裝后電壓表的量程。(3) 改裝后的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表核對 按圖3-137連接電路。 閉合開關(guān)S,調(diào)整滑動變阻器滑片,使改裝的電壓表的讀數(shù)分別是0.5V、1.0V、1.5V、2.0V等,看標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)是否與它一致。 改裝的電壓表的讀數(shù)是滿刻度Um時,看標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)U0,計算滿刻度時的百分誤差為=100%,例如改裝的電壓表在滿刻度3V時,標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)為3.1V,滿刻度時的百分誤差就是=3.2%。注意事項(1) 本實驗比較復(fù)雜,因此必須先把實驗步驟確定好:第一步:測Rg。第二步:計算分壓電阻Rx。第三步:校對改裝后的伏特表。(2) 測電流表的內(nèi)阻時,閉合S1前,電位器R應(yīng)調(diào)至電阻最大值,以免閉合S1后通過電流表電流過大損壞電流表。(3) S2閉合后,在調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值時,不能再改變R的阻值,否則將改變電路的總電流,從而影響實驗的準(zhǔn)確度。(4) 測電流表內(nèi)阻時,必須確保電位器阻值R遠(yuǎn)大于電阻箱的有效值R。(5) 將改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表校對時,滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法。誤差分析 半偏法測電流表內(nèi)阻,認(rèn)為R的值等于電流表的內(nèi)阻,而事實上,當(dāng)S2閉合后,電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,R總發(fā)生變化減小了. 由閉合電路歐姆定律知:電路中總電流增大;即IIg,所以調(diào)節(jié)R使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿偏的一半時,流過電流表的實際電流為Ig,此時流經(jīng)電阻箱R的電流為I-Ig Ig,故RRg,即R測Rg,但由于RR,故I很接近于Ig,所以實際上只要滿足RR的條件,半偏法測電流表內(nèi)阻Rg的誤差很小?!揪毩?xí)】例1、用半偏法測電流表內(nèi)阻Rg,其測量值為R測,改裝后電壓表的測量值為U測,實際電壓為U,以下關(guān)系中正確的有( )A.R測RgC.U測U R=(U/Ug-1)Rg答:AC。分析:由半偏法測電流表的實驗原理可知,當(dāng)合上電鍵S2,調(diào)節(jié)R2使G表示數(shù)為半偏時,干路中的電流實際上略有增大,即流過R2的電流略大于Ig/2,故此時R2略小于Rg,即測量值偏大,由此算得的改裝電壓表時,需串聯(lián)的分壓電阻偏大,導(dǎo)致U測偏小。例2、(全國高考題)圖中E為電源,其電動勢為E,R1為滑線變阻器。R2為電阻箱,A為電流表。用此電路,經(jīng)以下步驟可測得A的內(nèi)阻RA;閉合S1、斷開S2,調(diào)節(jié)R1,使電流表讀數(shù)等于其量程I0;保持R1不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R2,使電流表讀數(shù)等于I0/2,然后讀出R2的值,取RAR2。按圖所示的電路在圖所給出的實物圖中畫出連接導(dǎo)線;真實值與測得值之差除以真實值叫做測量結(jié)果的相對誤差。即(RA-R2)/RA。試導(dǎo)出它與電源電動勢E、電流表量程I0及電流表內(nèi)阻RA的關(guān)系式。若I0=10mA,真實值RA約為30,要想使測量結(jié)果的相對誤差不大于5%,電源電動勢最小應(yīng)為多少伏?解: 由電路可知,滑動變阻器采用限流接法,電流表與R2并聯(lián),連接時可從電源正極出發(fā),依次將電阻箱R2,開關(guān)S2,滑動變阻器,開關(guān)S1,串聯(lián)起來再接到電源負(fù)極,然后將電流表兩端并聯(lián)在電阻箱和S2兩端。 由步驟得 由步驟得 解得 (RA-R2)/RA= 由及題中要求可知5%因此,E=6V。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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