某同學將一個量程為0~1mA、內阻未知的電流表G改裝為量程為0~3V的電壓表V。他先測量該電流表G的內阻Rg,...
問題詳情:
某同學將一個量程為0~1mA、內阻未知的電流表G改裝為量程為0~3V的電壓表V。他先測量該電流表G的內阻Rg,再進行改裝,然後把改裝的電壓表與標準電壓表進行校準並進行誤差分析。實驗室準備的儀器有:
電源E(電動勢為4.5V,內阻約1.2Ω)
滑動變阻器R1(最大阻值為5000Ω,允許通過的最大電流約為0.02A)
滑動變阻器R2(最大阻值為20Ω,允許通過的最大電流約為1.0A)
電阻箱R(最大阻值為999.9Ω,允許通過的最大電流約為0.2A)
標準電壓表(最大量程為3.0V,內阻約為4000Ω)
開關兩個,導線若干
他的*作過程如下:
(1)先按如圖(a)所示的電路,測量電流表G的內阻Rg,其步驟為:
①將滑動變阻器R1調到最大,保持開關K2斷開,閉合開關K1,再調節滑動變阻器R1,使電流表G的指標指在滿刻度Ig處。
②保持滑動變阻器R1的阻值不變,再閉合開關K2,調節電阻箱R的阻值使電流表G的指標指在滿刻度的一半處,即
,
此時電阻箱上示數如圖(b)所示,則電流表G的內阻Rg=__Ω。
(2)他根據所測出的電流表G內阻Rg的值,通過計算後,在表頭G上串聯一個電阻R,就將電流表G改裝成量程0~3V的電壓表V,如圖(c)所示,則這個定值電阻的阻值為R=__Ω。
(3)他再用標準電壓表V0對改裝的電壓表進行校準,要求電壓能從0到最大值之間逐一進行校準,試在圖(d)的方框中補全校準電路圖,並標出所選用器材的符號,其中改裝的電壓表和標準電壓表已畫出。
(______________)
(4)由於電流表G內阻Rg的測量值____(填“小於”或“大於”)真實值,改裝電壓表V時串聯電阻R的阻值_____(填“偏大”或“偏小”),因此在校準過程中,改裝的電壓表的示數總比標準表的示數______(填“偏大”或“偏小”)。
【回答】
小於 偏大 偏小
【分析】
根據題目中給出的提示,以及電錶的改裝知識進行解答。
【詳解】
(1)電阻箱的讀數為
,
電流表的內阻為
;
(2)由電壓表的改裝原理可知:
;
(3)要求電壓從0到最大值之間逐一進行校準,因此應採用分壓法,滑動變阻器選用,標準電壓表和改裝電壓表應並聯。電路圖如圖所示:
;
(4)用半偏法測電流表內阻時,由於電阻箱R的連入使得電路總電流變大,致使的測量值偏小,這樣在改裝電壓表時串聯電阻
,
其阻值偏大,使得校準時通過其電流值偏小,故改裝的電壓表示數小於標準表的示數。
【點睛】
電錶的改裝及校準。
知識點:串聯電路和並聯電路
題型:實驗,探究題
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