電流表與電壓表的改裝.doc

一 綜合性實驗 班級：11物理教育 姓名：韋新春 學號：201103021033表一 實驗項目 實驗課程名稱電磁學實驗項目名稱電流表與電壓表的改裝實驗指導書名稱普通物理實驗2電磁學部分編者楊述武實驗目的1、 進一步理解萬用電表的工作原理 2、 通過此實驗真正掌握電流表與電壓表內的結構l 實驗基本原理和方法1、根據歐姆定律U=RI2、串聯(lián)電路的分壓作用和并聯(lián)電路的分流作用3、閉合電路的歐姆定律I=E/(R外+r)其中R外為外電路的總電阻，r為內阻，4、電流表的改裝：所要并聯(lián)的電阻為RI=IgRg/（I-Ig）5、電壓表的改裝：所要串聯(lián)的電阻為Ru=IgRg/（I-Ig）R2=（U/Ig）-Rg實驗結果預測1把1mA的表頭改裝成100mA的電流表：RI=(Ig/I-Ig)Rg=（1mA/100mA-1mA）Rg2把1mA的表頭改裝成1V的電壓表：Ru=(U/Ig)-Rg=(1V/1mA)-Rg其中Rg為表頭的內阻(此實驗用半偏法測量)實驗中要注意的問題實驗室要注意電源電壓不能過高。用半偏法測內阻時電阻箱的阻值必須從最大開始調實驗涉及知識點與本課程相關的知識點閉合電路的歐姆定律U=RI，并聯(lián)電路的分流和串聯(lián)電路的分壓作用等使用的設備設備儀器名稱主要作用數量MF-30測內阻1調電源電壓測量所要用的電阻值主要實驗材料材料名稱型號規(guī)格數量單位消耗額/每組材料性質表頭1個1導線若干根若干電阻箱1個1備注電流表與電壓表的改裝試驗設計一 實驗目的和原理的具體分析 （一）實驗目的以及原理分析1目的：此試驗進一步強化我們對電流表、電壓表內部結構的認識以及對萬用電表工作原理的進一步認識和鞏固。 2 原理：根據閉合電路的歐姆定律，以及串聯(lián)電路的分壓于并聯(lián)電路的分流作用設計出的此試驗。當表頭滿偏電流為Ig（1mA），通過表頭兩端的電壓為Ug時，則表頭內阻為Rg=Ug/Ig。現(xiàn)在要把此表頭改裝成一個兩成為100mA的電流表和一個量程為1V的電壓表。先用半偏法測內阻，如圖1，使開關S置于1位置，調電源電壓（從0開始增大）使表頭電流為0.5mA；把開關S置于2處，電源電壓不變，調電阻箱的電阻R（從最大量程開始減小）使表頭示數為0.5ma,此時電阻箱的讀數即為表頭的內阻。再根據歐姆定律U=RI推導出要把此表頭改裝成10mA的電流表和1V的電壓表時所要并聯(lián)的電阻值和串聯(lián)的電阻值如圖如圖2和圖3 注：圖1測內阻 圖2電流表RI=IgRg/（I-Ig） 圖3圖3電壓表電流表Ru=IgRg/（I-Ig）R2=（U/Ig）-Rg（二）實驗步驟以及數據分析 1 用半偏法測內阻：先按照圖1把電路連接好，在用半偏法測內阻，首先開關置于1位置，調電源電壓（從0慢慢增大）使表頭示數為0.5mA.然后把開關S置于2位置，調電阻箱（從最大開始慢慢減小）使電表示數為0.5mA，此時電阻箱的讀書即為表頭的內阻，記為Rg=104.2。 2 把1mA的表頭改裝成100mA的電流表：根據公式RI=IgRg/（I-Ig）=11.57（Ig=1mA，I=10mA，Rg=104.2），然后把此電阻值從電阻箱并聯(lián)到表頭上如圖2，這樣10mA的電流表就改裝成了。 3 把1mA的表頭改裝成1V的電壓表：根據公式Ru=(U/Ig）-Rg=895.8（U=1V，Ig=1mA，Rg=104.2），然后把此電阻值從電阻箱中連入電路中，如圖3，這樣1V的電壓表就制作成。二 對實驗儀器的介紹MF-30設備是個表頭儀器，內部主要由磁鐵和有彈性的鐵絲組成，當有電流通過時，指針會受到力的作用而發(fā)生偏轉，當斷開電源后又通過有彈性的鐵絲拉力的作用指針回到零刻度，從而實現(xiàn)測量數值。三 對于目前不同實驗方法進行比較，分析各方法的優(yōu)缺點測內阻時，除了用半偏法外，還可以通過計算得到內阻，把開關S置于1處,通電后，測出通過表頭的電流和電壓，然后根據歐姆定律U=RI,得Rg=Ug/Ig(Rg為表頭內阻，Ug為通過表頭的電壓，Ig為通過表頭的電流)，從而也可算出表頭內阻。當電流表內接時，電流表示數準確，而由于電流變分壓，所以電壓表示數偏大，從而導致算出的Rg變大，反之電流表外接是，算出的Rg偏小。所以此方法誤差較大，一般不用，而用半偏法測內阻。四 對于實驗中人、儀器和環(huán)境因素對實驗的影響進行分析 誤差分析，造成誤差的原因，有人為的原因和設備的原因等。 1 人為原因：由于測量者的原因，測量是難免會有誤差，比如，讀書時眼光線不與刻度相平行，可能會導致讀出的數與實際值相比偏大或偏小，這樣算出來的R的值就會有誤差。 2 設備原因：由于表頭內部是由磁鐵和一個小鐵絲（有彈性的小鐵絲）組成，這樣時間久難免會有變形這樣也會有一定的誤差。五 分析出個實驗存在的主要問題 1 測內阻時，由于是使用半偏法，要讀兩次示數，所以不可避免的會存在一些誤