高中物理实验中电压表及电流表的使用探析

问洋铭

摘 要：高中物理课程中关于电流表与电压表的使用规则学习之后，在此谈谈自己对此知识的理解与运用。学习之后同学们基本上都能做到把两表连入电路中。那么如何准确快速地把两表连入实物电路，最重要的核心问题就是选择两表的量程。经过多次实验和课程的学习，我更关注的是在连入不同的实际电路中，如何选择两表的量程。本文将探讨相关的问题。

关键词：物理实验；高中生；电压表；电流表

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.234

1 引言

在高中物理课程的学习中，首先在电表的使用有一条规则为：“选取适当的量程”。但怎样才算“适当”？由于“适当”两字属于模糊概念，它本身没有量的界定，学生实际操作起来，感到很难把握，部分老师对此也模棱两可。在实验中不宜将I调得过大，并且在读电表数值时要尽量快，为了操作和读数的方便，可将数据预先设定在下表中的一些值，如0.05A，0.1A，0.15A…等；每当电流表调到这些值时，只要再读得对应的电压值就可以了”。暂且撇开学生实际测得的数值如何，单就预先设定的值0.05A，由于电流表的最小量程一般为0.6A，用误差理论分析可知，其测得的值的相对误差已超过 5%，所以是不可靠的。

2 相关知识点梳理总结

当前中学实验中所用的电表大部分是磁电式电表，它的基本原理和特征是：指针转角大小与所通入的电流大小成正比，电流方向不同，偏转方向也不同，其准确度等级一般为0.5，根据误差理论，用这样的电表则量，产生的最大相对误差值，在选用电表的量程上，要尽可能使所测数值接近仪表的满量程，这样测得的值的相对误差才比较小，因此，在选定电流表和电压表的量程时，“适当”两字的量就界定在使指示值在刻度盘上的 2/3以上。根据教科书中关于本节的教学知识点信息，如果把红表笔和黑表笔短接，此时外电阻Rx=0，调节R2的值，使电路中的电流等于电流表的满偏电流Ig，则当接上外电阻Rx时有：看到电流I与Rx有一一对应关系，只要将原电流值I改为对应的电阻值Rx，就是欧姆表了，令Rx=R内.则得I=Ig，即电表指针只偏转满刻度的一半，此刻度值称中值电阻R中，它等于欧姆表的内阻R中=R内，有了中值电阻，根据就容易确定其它刻度了。如当Rx分别为中值电阻R中的2倍，3倍，……时，电路中的电流分别为满偏电流的1/3，1/4……，即电表指针的偏转角为满偏时的1/3，1/4……。

3 案例解析与应用

根据课程教学的学习与多次实验经验累积，我认为以下六种方法可以借鉴探讨。方法1：都选大量程。拿着一个题目，先要通览全题若整个题中无任何一点两表量程信息的蛛絲蚂迹，就应两表都选大量程并试触。方法是：先断开开关，把两表大量程连入电路中。再闭合开关试触，观察两表视数，若指针所指位置在大量程范围内就接牢固；若指针所指位置在小量程范围内，就要先断开开关，对于电压表把接“15”接线柱改接到“3”上，对于电流表把接“3”接线柱改接到“0.6”上，再闭合开关读数。方法2：看表格选量程。物理实验经常性要设计记录实验数据的表格，表格中记录的数据可明确看出电流、电压的大致范围，可根据这些数据选量程。

例1：用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻。表1是同学们设计的实验电路图数据。

像这类题，不能先把实物电路连，应通览全题，找出记录实验数据的表格，发现通过小灯泡电流都小于0.6A，所以电流表应选0—0.6A量程。再看小灯泡两端电压都小于3V，所以电压表应选0—3V量程，找准之后就可以放心大胆无后顾之忧地连实物了！

方法3：看刻度盘选量程。根据电流表、电压表刻度盘读数题也较多，这时就要看清刻度盘下的接线柱接哪个量程，它既是读数的依据，也是连实物电路时两表选量程的依据。例2：小刘同学在做“用伏安法测电阻”实验时设计了如图所示电路。根据电路图连如图乙所示实物电路。若电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流表示数是 A，电压表示数是 V，电阻Rx的阻值是 ?。

由图1就可发现电流表选0—0.6A量程，电压表选0—3V量程，根据两表刻度盘读数选量程连实物电路就非常简单。根据电路选量程，像这类题就必须先分析准电路，再根据串、并联电路中电流、电压的规律，选出量程再完成题目所求。

这类题关键是看电源是由几节干电池组成。由于1节干电池两端电压为1.5V，若一节或两节干电池串联组成电路，则电压表应选0—3V量程。若两节以上干电池串联，则电压表应选0—15V量程。由于灯L与滑动变阻器R串联，表测串联电路中电流，表测灯L两端电压。题目告诉了灯L电阻约为10 ，电源为三节干电池串联工作，即总电压为4.5V。当滑动变阻器阻值调到最小，此时电路中电压表、电流表的示数最大，通过计算I=U总/RL=0.45V/10=0.45A<0.6A通过计算，所以电流表应选0—0.6A量程。

参考文献：

[1]朱玉荣.高中物理学习的知识、方法[J].理科考试研究，2014（13）.