一、基本概念

电流计（也称灵敏电流计或检流计，符号 G）是电表改装的核心器件。了解电流计的基本参数是改装的前提。

电流计关键参数：

二、改装成电流表（安培表）

2.1 改装原理

电流计的满偏电流 Ig 很小（通常为微安至毫安级），无法直接测量较大的电流。为了扩大量程，需要在电流计 G 两端并联一个阻值较小的分流电阻 Rs（也称旁路电阻或并联电阻）。

改装原理图示意（文字描述）：

外部大电流 I 流入后，在并联节点处分为两路：一路 Ig 流过电流计 G（线圈），另一路 Is = I − Ig 流过分流电阻 Rs，两路在另一端汇合后流出。

2.2 推导公式

由于电流计 G 与分流电阻 Rs 并联，两端电压相等：

Ig × Rg = Is × Rs = (I − Ig) × Rs

∴ Rs = (Ig × Rg) / (I − Ig)

其中：I 为改装后电流表的量程（即允许通过的最大电流）。

2.3 倍率关系

定义扩程倍数 n = I / Ig，则：

Rs = Rg / (n − 1)

扩程倍数 n 越大，分流电阻 Rs 越小，这与并联分流原理一致。

2.4 典型例题

【例题】1

某电流计满偏电流 Ig = 500 μA，内阻 Rg = 200 Ω。要将其改装成量程为 5 mA 的电流表，求分流电阻 Rs 的阻值。

【解】

I = 5 mA = 5000 μA，Ig = 500 μA

Rs = (Ig × Rg) / (I − Ig) = (500 × 200) / (5000 − 500) = 100000 / 4500 ≈ 22.2 Ω

三、改装成电压表（伏特表）

3.1 改装原理

电流计两端允许施加的最大电压 Ug = Ig × Rg 很小，不能直接测量较高电压。改装方法是在电流计 G 上串联一个阻值较大的分压电阻 Rv（也称串联电阻或限流电阻），以使大部分电压降落在 Rv 上，保护电流计不被过大电流烧毁。

3.2 推导公式

串联电路中，总电压等于各部分电压之和：

U = Ig × (Rg + Rv)

∴ Rv = U / Ig − Rg = (U − Ug) / Ig

其中：U 为改装后电压表的量程。

3.3 倍率关系

定义扩程倍数 m = U / Ug = U / (Ig × Rg)，则：

Rv = (m − 1) × Rg

扩程倍数 m 越大，串联电阻 Rv 越大。

3.4 典型例题

【例题】2

同上题，若要将该电流计改装成量程为 3 V 的电压表，求串联电阻 Rv 的阻值。

【解】

Rv = U / Ig − Rg = 3 / (500×10⁻⁶) − 200 = 6000 − 200 = 5800 Ω

四、改装注意事项

1. 接线方向：改装成电流表时，并联的分流电阻必须与电流计方向一致，不能接反。

2. 量程选择：改装后量程由计算确定，不能随意更改接入电路的方式。

3. 电流表接法：使用时需串联在被测支路中，其等效内阻 = Rg ∥ Rs（并联）很小，对电路影响小。

4. 电压表接法：使用时需并联在被测元件两端，其等效内阻 = Rg + Rv（串联）很大，对电路影响小。

5. 保护措施：改装过程中严禁超过满偏电流，否则电流计线圈会因过热而损坏。

6. 刻度盘：改装后需重新标注刻度，电流表和电压表的刻度均匀（线性），与原刻度盘成比例关系。

五、电流表与电压表对比

六、拓展：多量程电表

6.1 多量程电流表

实际使用的万用表通常有多个量程，对应多个并联分流电阻。选择不同量程时，实质上是切换接入不同阻值的分流电阻。以两量程为例：

• 小量程（I1）对应较大的 Rs1

• 大量程（I2）对应较小的 Rs2

注意：测量时应先选大量程，再逐步减小，防止电流计过载损坏。

6.2 多量程电压表

多量程电压表对应多个串联分压电阻的组合。大量程时，串入的总电阻更大。实际产品通常采用分段串联结构，从小量程档到大量程档依次增加串联电阻。

七、常见误区与解题技巧

误区一：混淆并联与串联

改装电流表用并联（分流），改装电压表用串联（分压）。两者不能颠倒，否则会损坏电流计。

误区二：忽略内阻 Rg 的影响

部分同学在求分流电阻时忘记减去 Rg，导致计算错误。务必根据欧姆定律从电压相等或电流关系出发列方程。

误区三：量程扩大倍数计算错误

倍率 n = I / Ig（电流表）或 m = U / Ug（电压表），不少同学误用 n = I / Is 等错误关系。

解题技巧

7. 明确已知量：Ig、Rg、改装后量程（I 或 U）

8. 根据电路类型列方程：并联 ⇒ 电压相等；串联 ⇒ 电压求和

9. 代入数据，注意单位统一（A、V、Ω 同量级）

10. 检验：改装后量程 = Ig × (Rg + Rv) 或 I = Ig + Is ✓

――――――――――――――――――――

本文适用于人教版高中物理选择性必修第二册及高考复习。如有疑问欢迎进一步探讨。