某同学将一个量程为0~1mA、内阻未知的电流表G改装为量程为0~3V的电压表V。他先测量该电流表G的内阻Rg,再进行改装,然后把改装的电压表与标准电压表进行校准并进行误差分析。实验室准备的仪器有:
电源E(电动势为4.5V,内阻约1.2Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值为5000Ω,允许通过的最大电流约为0.02A)
滑动变阻器R2(最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流约为1.0A)
电阻箱R(最大阻值为999.9Ω,允许通过的最大电流约为0.2A)
标准电压表(最大量程为3.0V,内阻约为4000Ω)
开关两个,导线若干
他的操作过程如下:
(1)先按如图(a)所示的电路,测量电流表G的内阻Rg,其步骤为:
①将滑动变阻器R1调到最大,保持开关K2断开,闭合开关K1,再调节滑动变阻器R1,使电流表G的指针指在满刻度Ig处。
②保持滑动变阻器R1的阻值不变,再闭合开关K2,调节电阻箱R的阻值使电流表G的指针指在满刻度的一半处,即
,
此时电阻箱上示数如图(b)所示,则电流表G的内阻Rg=__Ω。
(2)他根据所测出的电流表G内阻Rg的值,通过计算后,在表头G上串联一个电阻R,就将电流表G改装成量程0~3V的电压表V,如图(c)所示,则这个定值电阻的阻值为R=__Ω。
(3)他再用标准电压表V0对改装的电压表进行校准,要求电压能从0到最大值之间逐一进行校准,试在图(d)的方框中补全校准电路图,并标出所选用器材的符号,其中改装的电压表和标准电压表已画出。
(______________)
(4)由于电流表G内阻Rg的测量值____(填“小于”或“大于”)真实值,改装电压表V时串联电阻R的阻值_____(填“偏大”或“偏小”),因此在校准过程中,改装的电压表的示数总比标准表的示数______(填“偏大”或“偏小”)。
小于 偏大 偏小
【分析】
根据题目中给出的提示,以及电表的改装知识进行解答。
【详解】
(1)电阻箱的读数为
,
电流表的内阻为
;
(2)由电压表的改装原理可知:
;
(3)要求电压从0到最大值之间逐一进行校准,因此应采用分压法,滑动变阻器选用,标准电压表和改装电压表应并联。电路图如图所示:
;
(4)用半偏法测电流表内阻时,由于电阻箱R的连入使得电路总电流变大,致使的测量值偏小,这样在改装电压表时串联电阻
,
其阻值偏大,使得校准时通过其电流值偏小,故改装的电压表示数小于标准表的示数。
【点睛】
电表的改装及校准。
串并联电路:
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