Question

12．大量程的电表往往是通过改装和校准得到的，实验室中有一个毫安表，满偏刻度为I_R=100μA，内阻大小未知，小华同学想利用所学知识先将该表改装成大量程的电流表并对其校准，他设计了如图所示的电路，电路中R′为电阻箱，R为滑动变阻器，电源电动势E=6V．该同学的实验过程如下：
（1）他首先利用该电路测量毫安表的内阻．闭合开关S₁，调节滑动变阻器R，使毫安表满偏；接着闭合S₂，保持R不变，调节电阻箱R′，使毫安表的指针指在满偏刻度；此时，读出电阻箱R′的阻值为200Ω，则毫安表的内阻为R_g=200Ω．
（2）接下来，他将毫安表改装成量程为20mA的电流表并对其校准．
①为了得到量程为20mA的电流表，需给毫安表并联（填“串联”或“并联”）一个阻值为1Ω的电阻．
②将量程扩大的电流表与标准电流表串联进行校准．在第（1）问中，毫安表内阻的测量值存在系统误差，导致所测毫安表的内阻值与真实值相比应偏小（填“偏大”或“偏小”），用上述两称为20mA的电流表测电路电流时，其测量值小于（填“大于”、“等于”或“小于”）电路电流的实际值．
③为了消除上述误差，需要对原电路进行改进，请在所给的方框中画出改进后的电路图．

Answer 1

分析 ①半偏法测电阻认为电流表与电阻并联后总电压不变，则电流表的内阻=所并联电阻值．
     ②改装成电流表要并联电阻分流，并联电阻阻值为R：R=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$．
     ③半偏法测电流表电阻比实际电阻偏小，按照测量值改装电流表时并联的电阻偏小，这个并联的电阻偏小分流大使电流表读数比实际偏小．
    ④半偏法测量的误差在于在电阻箱支路上电流不准确，若能再加一电流表测量出该支路电流即可，据此设计电路

解答 解：①因G表头与电阻箱是并联关系，则二者电流相等，则电阻相等，即R_g=200Ω
    ②改装成电流表要并联电阻分流，并联电阻阻值为R：R=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{0.1×200}{20-0.1}$=1Ω
    ③半偏法测电流表电阻比实际电阻偏小，按照测量值改装电流表时并联的电阻偏小，这个并联的电阻偏小分流大使电流表读数比实际偏小．即
      I₁＜I₂
    ④半偏法测量的误差在于在电阻箱支路上电流不准确，若能再加一电流表测量出该支路电流即可，据此设计电路如图：
故答案为：（1）满盘刻度   200  ①并联   1②系统   小于  ③如图

点评 考查半偏法测电阻，会分析误差，会求并联电阻改装成电流表的阻值，会设计简单的电路．