6ES7314-6CH04-4AB1技术参数

电流表改装电压表是高中物理非常重要的一个实验，也是高考物理常考的电学实验之一。

电流表改装电压表两大步骤

实验第一步：测量电流表的内电阻；

实验第二步：为电流表串联固定阻值的电阻；

借助半偏法测电流表内阻

利用半偏法测量电流表内阻的电路图如上图所示。

实验器材

待测电流表G、电源、滑动变阻器、电阻箱、电键2个、导线若干。

具体操作步骤

1.按上图连接电路图，保持两个电键处于打开位置，使滑动变阻器R1置于Zui大电阻位置。

2.闭合电键S1，调整滑动变阻器R1，使电流表G指针满偏。

3.保持滑动变阻器R1调整好的触头位置不变，闭合电键S2。

4.调整电阻箱R2的阻值，使电流表G指针半偏。

5.读取R2的示数，该示数即为电流表G的内阻。

上述实验是有系统误差的，这也是此实验的必考点。误差分析，在这篇文章《半偏法及其误差》中有详细的解释。

串联固定阻值的电阻

电流表改装电压表，利用的是电流I与U之间函数关系。当电压与电流之间满足U=f（I），存在一一对应的映射关系时，我们可以利用I的测量数据描述U的大小。

举个例子来说明。通过第一步中，我们测定了电流表阻值是0.2Ω，电流表的Zui大量程是0.3A（满偏示数）。

我们要将这个电流表改装为15V的电压表。

换句话说：

当电流表的指针偏转到Zui右端时（0.3A），映射的是15V的电压。

当电流表的指针偏转到表盘中央位置时（0.15A），映射的是7.5V的电压。

……

如上图所示，我们的R的阻值，依照部分电路欧姆定律，必须满足这样的关系：

I（Rg+R）=U

我们取Zui大值带一下，就能得到R的电阻值。

0.3*（0.2+R）=15V

可得R=49.8Ω；同样同学们可以带一下0.15A和7.5V，得到的结果也是一样的。

这里举例子，是便于同学们理解，遇到其他的考试，类比下即可求解R的数据。

小结

这就是我们电流表改装电压表的实验步骤，这个实验主要包括两部分。

（1）测量电流表的内电阻；

（2）串联固定阻值的电阻；

安培力

安培力是高中物理Zui常考的力之一，也是Zui难的一个力。安培力在磁场与电磁感应两个章节中均有考察。我们下面来从大小和方向两个方面研究安培力。

安培力的大小

⒈公式F=BILsinθ （θ为B与I夹角）

⒉通电导线与磁场方向垂直时，安培力Zui大；

⒊通电导线平行于磁场方向时，安培力为零；

⒋B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度

⒌式中的L为导线垂直于磁场方向的有效切割长度。

例如，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，导线的的等效长度为2r，安培力的大小就是BI*2r 。

安培力的方向

⒈方向由左手定则来判断。请点击这里查看左手定则的内容。

⒉安培力总是垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但B、I不一定是垂直关系。

洛伦兹力f向安培力F推导

如果将上述的导线垂直放入磁场，那么每个电荷（基元电荷）受到的洛仑兹力为f=evB；

我们依然取上述长为l的一段导线，其中的电荷总数量依然是N=nV=nSL；

那么这段导线的所有电子的洛伦兹的合力为F=Nf=nSLevB；

在这里我们补充一下，所有的洛伦兹力f的方向是一致的，因此合力就是Nf。

利用（2）中I的推导公式I=neSv；将其带入，

则有F=BIL，这就是安培力的公式。

我们有这样的结论：

杆件所受到的安培力是其内部大量粒子所受到的洛仑兹力的宏观表现。

洛伦兹力与安培力公式的比较

洛伦兹力f=Bvq；其描述的是某个粒子的受力情况。

安培力F=BIL；其描述的是通电的杆件的受力情况。

通过公式的比较，我们应确定主思路：

1利用微积分基本原理，建立起单独某个粒子与杆件内大量粒子之间的关系；

2研究IL与vq之间的关系。

左手定则的概念与应用

“左手定则”又叫电动机定则，用它来确定载流导体在磁场中的受力方向。

左手定则规定：伸平左手使姆指与四指垂直，手心向着磁场的N极，四指的方向与导体中电流的方向一致，姆指所指的方向即为导体在磁场中受力的方向。（洛伦兹力和安培力都是用左手定则来判定的）

使用左手定则的时候，我们不能死板，不能认为左手定则就是判定力的。比如带电粒子在匀强磁场中偏转时，我们知道B和偏转方向，还可以反过来判断带电粒子带点的正负性。

右手定则的概念和应用

“右手定则”又叫发电机定则，用它来确定在磁场中运动的导体感应电动势的方向。

右手定则规定：伸平右手使姆指与四指垂直，手心向着磁场的N极，姆指的方向与导体运动的方向一致，四指所指的方向即为导体中感应电流的方向（感应电动势的方向与感应电流的方向相同）。

在生产实践中，左、右手定则的应用是较为广泛的。例如，发电机的感应电动势方向是用右手定则确定的；电动机的旋转方向是用左手定则来确定的；我们还用这些定则来分析一些电路中的电磁感应现象。