例談電流表應(yīng)該內(nèi)接還是外接

劉桂紅

(泗陽致遠(yuǎn)中學(xué) 江蘇 宿遷 223700)

在利用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，若不知道被測電阻的大約值，一般采用試觸法.如圖1所示,連接電路時，只空出電壓表的一個接頭S，將S分別與a,b接觸，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況.若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明電流表的分壓作用比較強(qiáng)，應(yīng)選用外接法；若電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用比較強(qiáng)，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法.

圖1

怎樣才算示數(shù)有顯著變化呢？判斷的依據(jù)是什么呢？筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)僅僅用這種籠統(tǒng)的說法是行不通的.明顯變化是比較ΔI與ΔU的大小，還是比較其相對變化量的大??？相對變化量是相對哪組數(shù)據(jù)變化量？查閱各種輔導(dǎo)資料，說法不一，而且還發(fā)現(xiàn)一些矛盾的結(jié)論.下面是筆者在教學(xué)中遇到的一些問題，與各位同行交流一下，希得到各位同行的批評指正.

【題目】如圖2，用電流表和電壓表測量電阻R的阻值，當(dāng)按(a)圖相連時，電壓表的示數(shù)為2.30 V，電流表的示數(shù)為5.00 mA,當(dāng)按(b)圖相連時，電壓表的示數(shù)為2.50 V，電流表的示數(shù)為4.60 mA.問要獲得較精確的測量結(jié)果，應(yīng)選取電流表內(nèi)接還是外接？ 被測量電阻的阻值是多少？

圖2

代入數(shù)據(jù)得

R=543 Ω

代入數(shù)據(jù)得

R=460 Ω

分析：第一種和第二種解法分別以測量的先后次序?yàn)橐罁?jù)，進(jìn)行分析和解題，得出相反的結(jié)論.在試觸法的嘗試中，怎樣試觸是沒有先后次序的，我們不能因?yàn)橄劝凑請D2(a)試觸就按照圖2(a)為依據(jù)；按照圖2(b)試觸就按照圖2(b)為依據(jù)，很顯然這是沒有任何科學(xué)依據(jù)的.同一個題目,解1和解2分別得出不同的結(jié)論，說明這兩種解法有問題.筆者和學(xué)生在探討過程中還發(fā)現(xiàn)了第三種解法.

錯解3：以兩次測量中的準(zhǔn)確值為依據(jù).由于電流表外接如圖2(a)，電流表測量的電流為電阻和電壓表的電流之和，而電壓表測量的只有電阻的電壓，所以，電壓值2.30 V是準(zhǔn)確的；在圖2(b)中，電壓表測量的是電阻和電流表的電壓之和，電流表測量的只有電阻的電流，所以，電流值4.60 mA是準(zhǔn)確的.可得

代入數(shù)據(jù)得

R=500 Ω

那么，到底該怎樣根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷使用內(nèi)接法還是外接法呢？筆者查閱相關(guān)資料后，終于得到一種合理的解法. 判斷電壓的變化時，以準(zhǔn)確的電壓為依據(jù)，即用電壓的變化量與準(zhǔn)確電壓的比值，得出由于電流表的分壓造成的電壓變化率多大；判斷電流的變化時，應(yīng)該以準(zhǔn)確的電流為依據(jù)，即用電流的變化量與準(zhǔn)確電流的比值，得出由于電壓表的分流造成的電流變化率有多大，然后再將兩者比較，選出變化率比較小的,也就確定了究竟使用內(nèi)接法還是外接法.

代入數(shù)據(jù)得

R=440 Ω