電壓表和電流表的非常規(guī)使用

呼慶昌

[摘要]在有關(guān)電表的使用教學(xué)中，教師總是要強(qiáng)調(diào)，電流表要串接在電路中，電壓表要并接在電路中，否則就是錯(cuò)誤接法。這種見(jiàn)解有一定的局限性，其實(shí)電路中對(duì)電流表和電壓表的串、并聯(lián)接法沒(méi)有絕對(duì)要求，只是說(shuō)常規(guī)下該如何連接而已。文章就兩種表的非常規(guī)連接作簡(jiǎn)單介紹。

[關(guān)鍵詞]電流表 電壓表 非常規(guī)接法

[中圖分類(lèi)號(hào)]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)] 16746058（2016）050061

對(duì)于高中物理實(shí)驗(yàn)器材，在使用中大多數(shù)情況下，只采用常規(guī)功能。所謂常規(guī)功能，就是實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)者按照一定的使用需求，給實(shí)驗(yàn)儀器所賦予的并為廣大師生所共知的實(shí)驗(yàn)作用和效果，這些功能是設(shè)計(jì)者已經(jīng)預(yù)設(shè)好的，也為廣大師生所共知、所熟悉。那么我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中除了使用它的常規(guī)功能之外，往往還可以使用它隱藏著的其他功能，我們稱之為非常規(guī)功能。

對(duì)電壓表或電流表，我們一般并聯(lián)或者串聯(lián)在電路中使用，用來(lái)測(cè)量電壓或者電流，這叫做電壓表或者電流表的常規(guī)使用。那么，我們能不能將電壓表串聯(lián)在電路中、把電流表并聯(lián)在電路中使用呢？初中物理的回答是否定的，這主要是初中物理教學(xué)的需要，認(rèn)為電流表和電壓表是理想電表。在高中階段，電流表不再是電阻為零，電壓表的電阻也不是無(wú)窮大、通過(guò)其上的電流為零的理想電表了，學(xué)生必須知道兩種電表的內(nèi)部構(gòu)造。高中學(xué)生還應(yīng)該知道，不論兩種電表以何種方式聯(lián)入電路，最終的目的是為了測(cè)用電器兩端的電壓，或通過(guò)用電器的電流，進(jìn)而使用部分電路歐姆定律測(cè)量用電器的相關(guān)量值。

下面介紹一下電流表和電壓表的非常規(guī)使用。

在高中測(cè)電阻的方法中有一種方法叫做半偏法，我們暫且不論這種測(cè)量方法的誤差如何，只論證一下兩種電表的非常規(guī)使用。

電流表的非常規(guī)使用。

如下圖甲，測(cè)電流表的內(nèi)阻RA：

測(cè)量步驟：

1.將滑動(dòng)變阻器的滑片P撥到b端，斷開(kāi)S2，閉合S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的電阻使電流表滿偏，滿偏電流為I0；

2.保持R不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R0，使電流表的讀書(shū)為I0/2；

3.則得：R0=RA。

在上面的操作中，當(dāng)斷開(kāi)S2，S1閉合時(shí)，電流表串聯(lián)在電路中，這屬于電流表的常規(guī)連接，而當(dāng)閉合S2后，電流表便并聯(lián)在電路中了（相當(dāng)于擴(kuò)大了電流表的量程），這便不屬于常規(guī)連接，當(dāng)然這樣連接，由于電流表的內(nèi)阻較小，在實(shí)際使用中使用面較狹窄。如果我們要在RA已知后，測(cè)量另一未知電阻的阻值，能否使用上述電路呢？答案是肯定的，如上圖乙，已知RA，求Rx。

測(cè)量步驟同上。則有R0=RA+RxRx（誤差分析略），此時(shí)電流表RA和Rx未知電阻的結(jié)合使用，使電流表支路直接演變?yōu)橐粋€(gè)電壓表了。我們無(wú)意中改裝了一只電壓表。

電壓表的非常規(guī)使用。

如下圖丙，測(cè)電壓表的內(nèi)阻RV。

測(cè)量步驟：

1.將滑動(dòng)變阻器的滑片P撥到b端，變阻箱R0的阻值調(diào)到最大；

2.閉合S2、S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的電阻使電壓表滿偏，滿偏電壓為U0；

3.斷開(kāi)S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R0，使電壓表的示數(shù)指到滿偏刻度的一半，即U0/2；

4.則得：R0=RV。

在上面的操作中，要求電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的阻值，目的是為了分壓部分恒壓。當(dāng)S2、S1閉合

時(shí)，電壓表串聯(lián)在電路中，這屬于電壓表的非常規(guī)連接，電壓表充當(dāng)了一個(gè)大電阻的作用，而當(dāng)斷開(kāi)S2后，電壓表和變阻箱串聯(lián)，當(dāng)R0=RV時(shí)，加在AB兩點(diǎn)之間的恒定電壓便平均分成兩部分加到RV和R0上了，始終串聯(lián)的電壓表測(cè)量了自身的電壓。

如果我們要在RV已知時(shí)，測(cè)量另一未知電阻Rx的阻值，該如何連接電路呢？如上圖丁，已知RV求Rx。

測(cè)量步驟同上。注意Rx是和R0串接的。則有R0=RV+RxRx（誤差分析略）。

（責(zé)任編輯 易志毅）