物理实验题中关于电压表和电流表选取

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1、物理实验题中关于电压表和电流表选取一、问题的提出在电表的使用中，都有一条规则：“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．在一次实验公开课“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”中，指导教师讲到实验的注意点时指出：“干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E的值会明显下降，内电阻会明显增加，因此，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

2、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．下面，笔者就具体对量程选择作一分析．二、理论分析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

3、差值为：式中xm为仪表的量程，x为某一示值，N为仪表的准确等级.如用一个量程为0．60A的电流表，测出的值为0.20A，其最大相对误差：从①式看出，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．欧姆表也是由电流表改装而成的，其电路原理图如图1所示．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

4、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……．由④还可以看出，当Rx<

5、0倍扩大，因此“中间一段”理解为满偏的1／4～3／4之间，即1／3R中～3R中．三、举例．有这样一个课外思考题：图2为多用电表的欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻r=100Ω，调零电阻最大值R=50kΩ，串联的固定电阻R0=50Ω，电池电动势E=1．5V，用它测量电阻Rx，能准确测量的范围是什么？[]A．30kΩ～80kΩ；B．31kΩ～81kΩ；C．0．56kΩ～4．5kΩ；D．20kΩ～40kΩ．根据全面分析，其中值电阻而所给的四个选项的范围均在中值的一侧，显然不妥当，因此，无正确选

6、项．实际上，如将上题与’93高考物理试题第9题比较，不难发现，题目条件完全相同，只是选项改了一下，当时的四个选项为：A．30kΩ～80kΩ；B．3kΩ～8kΩ；C．300Ω～800Ω；D．30Ω～80Ω．根据取中值附近的这一原则．正确的选项应为B.四、结束语．综上所述，根据误差理论，电流表及电压表这两种电表的“合适量程”应该是使指示值接近满偏值的2／3以上为好，欧姆表的量程应是使指示值在“中值附近”，一般取1／3R中～3R中中为好