杨肇宸

（北京市第一六一中学，北京 100031）

1 电表改装原理分析

通过对电流表改装的基本原理进行分析，不难发现其本质上是把一个阻值较小的分流电阻与表头进行并联连接。通过对电压表改装的基本原理进行分析，可知其本质上是把一个阻值较大的分压电阻与表头进行串联连接。笔者将重点对电流表的改装和校准进行研究。在本实验中，选取的表头G的内阻和量程大小分别为rg、Ig（100μA），表头的精度等级为1.0级。实验要求将其改装为不仅能作为量程10mA的电流表，还可以改装成作为25mA的电流表。因此，从本质上来讲，改装后的电流表是一个双量程的电流表。双量程电流表改装原理图如下图1所示。

图1 双量程电流表改装原理图

根据高中物理电学中的欧姆定律，不难发现，R1和R2的关系式如下：

根据式（1），不难得到式（2）

通过上面两个式子进行分析，我们不难发现，假设我们能够测量得到表头的内阻，那么我们就可以根据相关要求计算得到的R1和R2值。在实验的中，我们可以使用多种方法来测量表头的内阻，根据查阅的文献可知，目前有一种较为先进的实验方法，就是将电位器和表头进行串联，具体实验步骤如下：对电位器的电阻进行不断地调节，从而最终使表头的内阻和电位器的电阻相加的值是整数，这样就能够省去了测量表头内阻的麻烦。通过多次进行电位器电阻的调节，使表头内阻和电位器阻值之和数值为3000Ω，通过式（2），计算得到R1和R2分别约为12Ω和18Ω。

2 电表校准原理

如图2所示，为电流表校准电路。经改装之后，虚线框中的部分的本质就是一个具有双量程功能的电流表。其中的mA是毫安表，是作为标准表来使用。图2的 1.5kΩ和150Ω的电阻是滑动变阻器的最大值。通过对端口K分别连接I1和I2，从而实现2个量程档位的校准功能。在实验的过程中，可以对滑动变阻器的大小进行改变，从而通过表头指针的偏转，从而不仅能够得到改装后电流表测量值，还可以得到标准毫安表测量值，一举两得，这样的实验操作比较节省操作时间和精力。

图2 电流表校准电路

图3 在电表的改装与校准

3 “电表的改装与校准”实验的改进

通过对电表的改装与校准实验进行分析，我们不难发现这个实验的实用性非常强。在实验的过程中，我们不但可以学会怎样扩大电流表量程，还可以学会实现电流表和电压表之间的改装。在扩程时，通常情况下是使用小滑线来替换己知电阻作为扩程电阻。经过大量实验发现，这种方法得到了理论阻值不太直观。笔者认为，可以进行如下改进：先计算出所需扩程电阻的阻值，在此基础上用箱式电桥测出小滑线的电阻并将其滑动头固定在与理论值相符的位置再进行校准。通过这种改进之后，我们就能够得到更为直观的理论阻值，而且有利于我们更进一步掌握箱式电桥的操作方法。

4 结束语

“电表的改装与校准”实验的原理和实验的改进，能够使我们学习到更多的物理电学实验知识，从而提高了我们分析问题和解决问题的能力。不仅如此，也使我们的动手操作能力也有所提升，这对于我们将物理电学知识应用于实践是非常有帮助的。