Question

17．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，要把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：
A．滑動(dòng)變阻器R₁（最大阻值為20Ω）；
B．滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值為100kΩ）；
C．電阻箱R′（最大阻值為9999Ω）；
D．定值電阻R₀（阻值為1kΩ）；
E．電池E₁（電動(dòng)勢(shì)為1.5V）；
F．電池E₂（電動(dòng)勢(shì)為3.0V）；
G．電池E₃（電動(dòng)勢(shì)為4.5V）；
H．標(biāo)準(zhǔn)電流表A（滿偏電流為1.5mA）；
I．單刀單擲開關(guān)S₁和S₂；
J．單刀雙擲開關(guān)S₃；
K．電阻絲及導(dǎo)線若干．（所有電池的內(nèi)阻均不計(jì)）

（1）采用如圖甲所示的電路測(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B；選用的電池為G．（填序號(hào)）
（2）要將G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖乙、丙所示．圖甲為合理電路，另一電路不合理的原因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），在如圖丁所示的虛線框中畫出所用電路圖，圖中待核對(duì)的電流表的符號(hào)用A′來表示．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)用半偏法測(cè)電表內(nèi)阻，電源電動(dòng)勢(shì)越大、滑動(dòng)變阻器阻值越大實(shí)驗(yàn)誤差越小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材分析答題；
（2）把電流表改裝成大量程的電流表需要并聯(lián)分流電阻，根據(jù)電流表的改裝原理與實(shí)驗(yàn)電路圖分析答題；
（3）校準(zhǔn)電流表，電流應(yīng)從零開始變化，待校準(zhǔn)的電流表應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答 解：（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：
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=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}}$，實(shí)驗(yàn)要求R＞＞R_g，R＞＞r，這樣才有I_g≈$\frac{E}{R}$，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$\frac{E}{R}$，調(diào)節(jié)R′使電流表半偏為$\frac{{I}_{g}}{2}$，所以流過R′的電流也為$\frac{{I}_{g}}{2}$，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�。徊荒苓x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：

故答案為：（1）B，G；（2）甲，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）如圖所示．

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．