测电流表内阻的几种方法

发布时间：2020-02-23 23:28:20 来源：文档文库

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测电流表内阻的几种方法

内蒙古乌兰浩特一中郭朝辉

《把电流表改装为电压表》是高中物理电学实验中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：电流表指针偏转到最大值时的电流，称为满偏电流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；满偏时电流表两端的压降称为满偏电压Ug，三者之间的关系是：Ug＝Ig×Rg。该实验首先需要测出Rg，方能进行电表的改装。现就测Rg测量方法给出几种设计方案，以提高学生对电学实验的设计能力。

一、利用伏安法，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为：

Rg＝

其中Ig就是电流表的满偏刻度值。

该实验电路图采用分压式电路，如果保护电阻r的阻值足够大，也可简化为如图2所示电路测量。其中R可用电位器（阻值约为10KΩ）。测量方法同上。

二、替代法

1、电流等效替代法

如图3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，K1为单刀开关，K2为单刀双掷开关。测量时，r先置最大，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，当调节到辅助电流表G0的指针仍指到原来的刻度值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4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，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。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，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5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，保护电阻r串联，G0表的量程与G表的量程相同或稍大些。测量时，断开K2，闭合K1，调节滑动变阻器R0及保护电阻r，使待测电流表G达满偏，同时记下G0表上的读数I，当电流表G、G0表的精度不同时，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G表的电流强度相等，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（阻值约为10KΩ）,也不用辅助电表G0，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R0，当满足R»R0时，则电流表的内阻就等于R0，即：

Rg＝R0

教材中就是采用这种方法来测量电流表内阻的。

2、恒压半偏法（一）：

如图7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。闭合K，调节R0及r，使电流表指针满偏，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：

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，使电流表指针达到半偏，而毫伏表上的读数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

若在开始调节时，电阻箱的阻值置于零，即R1＝0，调节R0及r，使电流表的指针达到满偏，毫伏表读数为UAB。然后调节电阻箱R的阻值和滑动变阻器的滑动触头，使电流表的指针达到半偏，而毫伏表的读数仍为UAB。则电阻箱的阻值R2就等于电流表的内阻Rg，即Rg＝R2。这样测得的内电阻Rg的误差比R1不为零时测得的要小。