〔关键词〕 高中物理;电流表内阻;测量;方法;实验;
　　 设计
　　〔中图分类号〕 G633.7〔文献标识码〕 C
　　〔文章编号〕 1004—0463(2009)11(A)—0054—01
　　
　　在高中物理电学实验中,“把电流表改装为电压表”是较难的一个学生实验.要把电流表改装为电压表,首先要知道电流表的三个主要参数:满偏电流Ig,即为允许通过电流表的最大电流,可以从表盘上直接读出;电流表内阻Rg,可以用实验方法测出;满偏电压Ug,它们三者之间的关系是:Ug=IgRg.该实验首先需要测出Rg,才能进行改装,下面就介绍几种测定电流表内阻的方法.
　　
　　一、 测量电流表的满偏电压Ug,算出内电阻Rg
　　
　　电流表满偏电压Ug按如图1所示电路进行测量,待测电流表G和毫伏表mV并联,r为保护电阻,R0为滑动变阻器.测量时,r先置最大值,闭合开关K后,调节R0和r,使电流表G的指针达满偏.此时毫伏表上的读数就是电流表的满偏电压Ug,则电流表的内电阻:Rg=■,其中Ig就是电流表的满偏刻度值.
　　
　　二、 替代法
　　
　　1. 电流等效替代法. 如图2所示电路,G为待测电流表,G0为辅助电流表,量程与G相同或稍大一些,r为保护电阻,R0为滑动变阻器.测量时,r先置最大值,闭合开关K1,K2扳至1端接通电流表G,调节R0与r,使辅助电流表G0的指针达到接近满偏量程的某一刻度值(注意I不能大于电流表G的量程).然后把电阻箱R的阻值置于最大值,K2扳至2端接通电阻箱R,逐渐减小电阻箱的阻值,当调节辅助电流表G0的指针指到原来的刻度值I时,电阻箱指示的阻值R就等于电流表G的内阻Rg,即Rg=R.
　　2. 电压等效替代法.如图3所示电路,mV为毫伏表作辅助电表用,其量程与待测电流表G的表头压降相同或稍大些,待测电流表G和电阻箱R通过单刀双掷开关K2分别与毫伏表mV并联.测量时,先闭合K1,K2扳至1端,调节滑动变阻器R0及r,使待测电流表指针接近满偏刻度值,毫伏表指针指在某一刻度值U上.然后断开K1,电阻箱的阻值置于零值,K2扳至2端后,再闭合K1,逐渐调节电阻箱的阻值,使毫伏表指针仍指在原来的刻度值U上,此时,电阻箱指示的阻值R就等于电流表的内阻Rg,即Rg=R.
　　三、半偏法
　　1. 恒流半偏法. 如图4所示电路,待测电流表G与电阻箱R并联,再与监测电流表G0和保护电阻r串联,G0表的量程与G表的量程相同.测量时,断开K2,闭合K1,调节滑动变阻器R0及r,使待测电流表G的指针达满偏,同时记下G0表上的读数I,当电流表G、G0的精度不同时,读数Ig与I会有所差异.然后闭合开关K2,交替调节电阻箱R及变阻器R0,使电流表G的指针达半偏,而G0的读数保持为I不变.此时通过电阻箱R与电流表G的电流强度相等,均为Ig/2,则电流表内阻Rg与电阻箱的读数R相等,即Rg=R .
　　若该实验不采用分压式电路,保护电阻用电位器R,如图5所示.测量时,电位器R先置最大值,K2断开,闭合K1,调节R使电流表G达到满偏,并保持R不变.再闭合K2,调节R0的阻值,使电流表G指针达半偏,此时电阻箱的阻值为R0,当满足R和R0时,电流表的内阻就等于R0,即Rg=R0 .
　　2. 恒压半偏法. 如图6所示电路,采用分压式电路,待测电流表G与电阻箱R串联后再与毫伏表mV并联.r为保护电阻,R0为滑动变阻器.测量时,r先置最大值,电阻箱R的阻值调节在一个较小的数值R1上.闭合K,调节R0及r,使电流表指针达满偏,即通过电流表的电流强度为Ig,记下此时毫伏表读数UAB.根据部分电路欧姆定律,得
　　UAB=Ig(R1+Rg) (1)
　　然后调节电阻箱R的阻值和滑动变阻器R0的滑动触头,使电流表指针达半偏,而毫伏表mV上的读数UAB保持不变(即A、B两点间的电压不变).此时电阻箱上指示的阻值为R2,则
　　UAB=Ig(R2+Rg)∕2(2)
　　由(1)、(2)式可得:Rg=R2-2R1
　　以上几种方法也可以用于测量大量程的电流表和电压表的内阻.