電流表改裝電壓表的步驟圖解

電流表改裝電壓表的步驟圖解
電流表改裝電壓表是恒定電路章節裏比較複雜的實驗，這個實驗主要包括兩大步：
（1）測量電流表的內電阻；
（2）串聯固定阻值的電阻；

用半偏法測量電流表的內阻
實驗器材
待測電流表、電源、滑動變阻器、電阻箱、電鍵2個、導線若幹。
具體步驟
如圖所示電路，閉合S1使電流表指針偏轉到滿刻度，根據全電路歐姆定律可得：

E=Ig（R＋rg+r）（ rg為電流表內阻；Ig為電流表的示數），
合上開關 S2，保持 R 不變，調節電阻箱R’使電流表指針偏轉到正好是中間刻度Ig/2，這時有

同時有

解以上三個方程可得

當 R + r>>R′時， rg = R′，即電流表的內阻等於此時電阻箱的電阻值．
實驗的基本要求：R >> R′。
誤差分析：由於該過程中,R的電阻較大，我們近似的把整個過程中的幹路電流當作不變的。
但是實際情況中,隨著S2的閉合，整個電路中的電流將會變大,但實際上我們仍然按照電流不變時的電流來計算的，所以將導致通過G靈敏電流表的電流為原來一半時(半偏)，通過變阻器 R′的電流將比通過G待測靈敏電流表的電流要大，又因為 R′與G 並聯，電壓一樣，所以實際的變阻器讀數 R′將小於G待測靈敏電流表的電阻(內阻)，所以，半偏法測電阻測出的電阻要小於實際電阻，原因是電流將要改變。
串聯固定阻值的電阻
電流表改裝電壓表，利用的是電流I與U之間函數關係。當電壓與電流之間滿足U=f（I），存在一一對應的映射關係時，我們可以利用I的測量數據描述U的大小。

舉個例子來說明。通過第一步中，我們測定了電流表的示數是0.2Ω，電流表的量程是0.3A（滿偏示數）。
我們要將這個電流表改裝為15V的電壓表。
換句話說：
當電流表的指針偏轉到最右端時（0.3A），映射的是15V的電壓。
當電流表的指針偏轉到表盤中央位置時（0.15A），映射的是7.5V的電壓。
……
如上圖所示，我們的R的阻值，依照部分電路歐姆定律，必須滿足這樣的關係：
I（Rg+R）=U
我們取最大值帶一下，就能得到R的電阻值。
0.3*（0.2+R）=15V
可得R=49.8Ω；同樣同學們可以帶一下0.15A和7.5V，得到的結果也是一樣的。
小結
這就是我們電流表改裝電壓表的實驗，這個實驗主要包括兩部分。
（1）測量電流表的內電阻；
（2）串聯固定阻值的電阻；