楊肇宸

（北京市第一六一中學，北京 100031）

1 電表改裝原理分析

通過對電流表改裝的基本原理進行分析，不難發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)上是把一個阻值較小的分流電阻與表頭進行并聯(lián)連接。通過對電壓表改裝的基本原理進行分析，可知其本質(zhì)上是把一個阻值較大的分壓電阻與表頭進行串聯(lián)連接。筆者將重點對電流表的改裝和校準進行研究。在本實驗中，選取的表頭G的內(nèi)阻和量程大小分別為rg、Ig（100μA），表頭的精度等級為1.0級。實驗要求將其改裝為不僅能作為量程10mA的電流表，還可以改裝成作為25mA的電流表。因此，從本質(zhì)上來講，改裝后的電流表是一個雙量程的電流表。雙量程電流表改裝原理圖如下圖1所示。

圖1 雙量程電流表改裝原理圖

根據(jù)高中物理電學中的歐姆定律，不難發(fā)現(xiàn)，R1和R2的關(guān)系式如下：

根據(jù)式（1），不難得到式（2）

通過上面兩個式子進行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，假設(shè)我們能夠測量得到表頭的內(nèi)阻，那么我們就可以根據(jù)相關(guān)要求計算得到的R1和R2值。在實驗的中，我們可以使用多種方法來測量表頭的內(nèi)阻，根據(jù)查閱的文獻可知，目前有一種較為先進的實驗方法，就是將電位器和表頭進行串聯(lián)，具體實驗步驟如下：對電位器的電阻進行不斷地調(diào)節(jié)，從而最終使表頭的內(nèi)阻和電位器的電阻相加的值是整數(shù)，這樣就能夠省去了測量表頭內(nèi)阻的麻煩。通過多次進行電位器電阻的調(diào)節(jié)，使表頭內(nèi)阻和電位器阻值之和數(shù)值為3000Ω，通過式（2），計算得到R1和R2分別約為12Ω和18Ω。

2 電表校準原理

如圖2所示，為電流表校準電路。經(jīng)改裝之后，虛線框中的部分的本質(zhì)就是一個具有雙量程功能的電流表。其中的mA是毫安表，是作為標準表來使用。圖2的 1.5kΩ和150Ω的電阻是滑動變阻器的最大值。通過對端口K分別連接I1和I2，從而實現(xiàn)2個量程檔位的校準功能。在實驗的過程中，可以對滑動變阻器的大小進行改變，從而通過表頭指針的偏轉(zhuǎn)，從而不僅能夠得到改裝后電流表測量值，還可以得到標準毫安表測量值，一舉兩得，這樣的實驗操作比較節(jié)省操作時間和精力。

圖2 電流表校準電路

圖3 在電表的改裝與校準

3 “電表的改裝與校準”實驗的改進

通過對電表的改裝與校準實驗進行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)這個實驗的實用性非常強。在實驗的過程中，我們不但可以學會怎樣擴大電流表量程，還可以學會實現(xiàn)電流表和電壓表之間的改裝。在擴程時，通常情況下是使用小滑線來替換己知電阻作為擴程電阻。經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，這種方法得到了理論阻值不太直觀。筆者認為，可以進行如下改進：先計算出所需擴程電阻的阻值，在此基礎(chǔ)上用箱式電橋測出小滑線的電阻并將其滑動頭固定在與理論值相符的位置再進行校準。通過這種改進之后，我們就能夠得到更為直觀的理論阻值，而且有利于我們更進一步掌握箱式電橋的操作方法。

4 結(jié)束語

“電表的改裝與校準”實驗的原理和實驗的改進，能夠使我們學習到更多的物理電學實驗知識，從而提高了我們分析問題和解決問題的能力。不僅如此，也使我們的動手操作能力也有所提升，這對于我們將物理電學知識應(yīng)用于實踐是非常有幫助的。