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．滑動變阻器R₁（最大阻值為20Ω）；
B．滑動變阻器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（電動勢為1.5V）；
F．電池E₂（電動勢為3.0V）；
G．電池E₃（電動勢為4.5V）；
H．標準電流表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．電阻絲及導線若干．（所有電池的內(nèi)阻均不計）

（1）采用如圖甲所示的電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量 精確度，選用的滑動變阻器為B；選用的電池為G．（填序號）
（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準電流表逐格進行核對（僅核對1mA量程），在如圖丁所示的虛線框中畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表的符號用A′來表示．

Answer 1

分析 （1）應用半偏法測電表內(nèi)阻，電源電動勢越大、滑動變阻器阻值越大實驗誤差越小，根據(jù)實驗原理與實驗器材分析答題；
（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驗電路圖分析答題；
（3）校準電流表，電流應從零開始變化，待校準的電流表應與標準電流表串聯(lián)，據(jù)此設計實驗電路圖．

解答 解：（1）首先我們要知道半偏法測量電流表內(nèi)阻的方法以及測量原理：
設電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，S₂打開時，設電流表滿偏電流I_g=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}}$，實驗要求R＞＞R_g，R＞＞r，這樣才有I_g≈$\frac{E}{R}$，當S₂閉合時，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，近似認為干路中電流不變，前提是R＞＞R_g．故實驗器材選擇應滿足①電源電動勢盡可能大，②R盡可能大．所以，滑動變阻器選量程較大的R₂，電池選用電動勢較大的E₃．
（2）選甲，當開關(guān)接到左邊接線柱時并聯(lián)電阻較小通過電流較大，所以此時對應改裝電流表的較大量程，接右邊接線柱時并聯(lián)兩個電阻，阻值較大，通過電流較小，所以此時對應量程較��；不能選乙是因為乙電路在通電狀態(tài)下，更換量程會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行一一校對所以要選擇滑動變阻器的分壓接法，讓改裝表和標準表同時測量電阻R₀的電流看讀數(shù)是否相同來進行校對，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．

點評 解答第一問的前提是一定要理解半偏法測量電流表內(nèi)阻的原理，第三問校對電流表的電路圖是難點，同學往往忘記用滑動變阻器的分壓接法．