Question

（2004?天津）現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G（表頭），滿偏電流為50μA，內(nèi)阻約為800～850Ω，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表．

可供選擇的器材有：
滑動(dòng)變阻器R₁，最大阻值20Ω；
滑動(dòng)變阻器R₂，最大阻值100kΩ；
電阻箱R’，最大阻值9999Ω，
定值電阻R₀，阻值1kΩ；
電池E₁，電動(dòng)勢(shì)1.5V；
電池E₂，電動(dòng)勢(shì)3.0V；
電池E₃，電動(dòng)勢(shì)4.5V；（所有電池內(nèi)阻均不計(jì)）
標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流1.5mA；
單刀單擲開關(guān)S₁和S₂，單刀雙擲開關(guān)S₃，電阻絲及導(dǎo)線若干．
（1）采用如圖1所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻，為提高測(cè)量精確度，選用的滑動(dòng)變阻器為

R₂

；選用的電池為

E₃

．
（2）將G改裝成兩量程電流表．現(xiàn)有兩種備選電路，如圖2甲和乙所示．圖

甲

為合理電路，另一電路不合理的理由是

乙電路在通電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞．

．
（3）將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(duì)（僅核對(duì)1mA量程），畫出所用電路圖，圖中待核對(duì)的電流表符號(hào)用A′來表示．

Answer 1

分析：第一問半偏法測(cè)量電流表的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中干路上的滑動(dòng)變阻器和電池都要越大越好，第二問考查電流表的改裝，第三問考查改裝表的校對(duì)

解答：解析：（1）首先我們要知道半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻的方法以及測(cè)量原理：
如圖，設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，S₂打開時(shí)，設(shè)電流表滿偏電流I_g=

E

r+R+Rg

，實(shí)驗(yàn)要求R＞＞R_g，R＞＞r，這樣才有I_g≈

E

R

，當(dāng)S₂閉合時(shí)，R′和R_g并聯(lián)，并聯(lián)后總阻值R_并＜R_g＜＜R，這樣才有S₂閉合后，電路中總電流幾乎不變，仍然近似等于

E

R

，調(diào)節(jié)R′使電流表半偏為

Ig

2

，所以流過R′的電流也為

Ig

2

，所以R′=R_g．
從上述原理可知，S₂打開與閉合，近似認(rèn)為干路中電流不變，前提是R＞＞R_g．故實(shí)驗(yàn)器材選擇應(yīng)滿足①電源電動(dòng)勢(shì)盡可能大，②R盡可能大．所以，滑動(dòng)變阻器選量程較大的R₂，電池選用電動(dòng)勢(shì)較大的E₃．
（2）選甲，當(dāng)開關(guān)接到左邊接線柱時(shí)并聯(lián)電阻較小通過電流較大，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)改裝電流表的較大量程，接右邊接線柱時(shí)并聯(lián)兩個(gè)電阻，阻值較大，通過電流較小，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)量程較小；不能選乙是因?yàn)橐译娐吩谕�電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞
（3）如圖所示．為了從零到量程范圍進(jìn)行一一校對(duì)所以要選擇滑動(dòng)變阻器的分壓接法，讓改裝表和標(biāo)準(zhǔn)表同時(shí)測(cè)量電阻R₀的電流看讀數(shù)是否相同來進(jìn)行校對(duì)，所以電路圖如下圖：

綜上：（1）滑動(dòng)變阻器選R₂，電池選E₃．
         （2）圖甲較為合理，因?yàn)橐译娐吩谕�電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞．
         （3）如上圖．

點(diǎn)評(píng)：解答第一問的前提是一定要理解半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻的原理，第三問校對(duì)電流表的電路圖是難點(diǎn)，同學(xué)往往忘記用滑動(dòng)變阻器的分壓接法