新課標物理電學實驗題的解題技巧

劉世鳳

樂亭二中物理組 河北唐山 063600

電學實驗題是物理高考的必考題型，自2007年實行新課標以來，高考題中很少出現與考綱所列實驗一模一樣的題目，但大多數來源于教材，只是在此基礎上稍作變化。高考實驗的考查更側重于對基本實驗的變化、組合和延伸。對這樣的題目，學生往往是對教材中的實驗掌握得很熟練，但仍然感覺無從下手。尤其是設計性實驗，更是束手無策。究其原因，往往是學生只認識到一些儀器的表面用途，而對器材的一些拓展應用缺乏靈活的變通能力。

筆者在此對電學實驗里常用的電流表、電壓表、定值電阻（電阻箱）的用途進行歸納，希望能對學生有所幫助。

1 電流表

電流表是一個可以顯示通過自身電流大小的阻值較小的電阻。它具有下面一些用途。

1）測電流。這是電流表的基本用途。電流表的示數顯示了通過自身的電流，而與此相比更為常見的用途是將電流表串聯在電路中測該電路的電流。

2）測電壓。若電流表的內阻為RA，其示數為I，則電流表兩端的電壓U=IRA。所以已知內阻的電流表可以當成電壓表并聯在某電路兩端測該電路的電壓。

3）改裝成大量程的電流表測大電流。若在實驗中所提供的電流表的量程太小，可以將電流表與一定值電阻相并聯，將其改裝成一個大量程的電流表。如圖1所示，電流表讀數為I，定值電阻為R，電流表內阻為RA，則改裝電流表所測電流為I測=IRA/R+I。

4）改裝成大量程的電壓表測大電壓。若電流表當做電壓表測電壓，一般情況下量程太小，此時可以將電流表與一定值電阻相串聯，將其改裝成一個大量程的電壓表。如圖2所示，電流表讀數為I，定值電阻為R，電流表內阻為RA，則改裝電壓表所測電壓為U測=I(RA+R)。

2 電壓表

電壓表是一個可以顯示自身兩端電壓大小的阻值較大的電阻。它具有下面一些用途。

1）測電壓。這是電壓表的基本用途。電壓表的示數顯示自身電壓的大小，而與此相比更為常見的用途是將電壓表并聯在電路中測該電路的電壓。

2）測電流。若電壓表的內阻為RV，其示數為U，則流過電壓表的電流為I=U/RV。所以已知內阻的電壓表可以當成電流表串聯在某電路中測該電路的電流。

3）改裝成大量程的電壓表測大電壓。若在實驗中所提供的電壓表的量程太小，此時可以將電壓表與一定值電阻相串聯，將其改裝成一個大量程的電壓表。如圖3所示，電壓表讀數為U，定值電阻為R，電壓表內阻為RV，則改裝電壓表所測電壓大小為U測=U(R+RV)/RV。

4）改裝成更大量程的電流表測大電流。若電壓表當做電流表測電流，一般情況下量程太小，此時可以將電壓表與一定值電阻相并聯，將其改裝成一個大量程的電流表。如圖4所示，電壓表讀數為U，定值電阻為R，電壓表內阻為RV，則改裝電流表所測電流為I測=U/R+U/RV。但此種用途在實驗中不太常見。

5）當做保護電阻。電壓表示一個阻值很大的電阻，當所給實驗器材中沒有合適的定值電阻時，可以考慮用電壓表做保護電阻使用。

3 定值電阻（電阻箱）

電阻箱取某一值時相當于定值電阻，可以當做定值電阻使用。它具有下面一些用途。

1）測電流。如果已知定值電阻兩端的電壓U，則通過它的電流為I=U/R。所以可以將定值電阻串聯在電路中測電流。例如，想利用未知內阻的電壓表V2和一定值電阻R測量電壓表V1內阻，就可用如圖5所示電路。其中R與V1串聯測通過V1的電流I，I=(U2-U1)/R。此種用途往往在測電壓表內阻中較為常見。

2）測電壓：如果一已知流經定值電阻R的電流為I，則其兩端電壓為U=IR，所以可以將R并聯在電路兩端測該電路電壓。例如，想利用未知內阻的電流表A2和定值電阻R測量電流表A1的內阻，就可利用如圖6所示電路。其中R與A1并聯測A1兩端電壓U，U=(I2-I1)R。此種用途往往在測電流表內阻中較為常見。

3）做分壓電阻或分流電阻。①若電表量程過小時，可將電阻與之串聯或并聯來擴大其量程，如前面所述。②若題中所給電表量程過大時，也可將定值電阻與待測電路串并聯讓其分壓或分流。

例如，若想用電壓表V去測量小燈泡L兩端的電壓，但電壓表的量程又遠遠大于小燈泡的額定電壓，就可以采用如圖7所示電路將R與L串聯，電壓表去測量小燈泡與電阻的總電壓，就可以讓電壓表的指針有較大偏轉。

同樣道理，若想用電流表A去測量流過小燈泡L的電流，但電流表的量程又遠遠大于小燈泡的額定電流，就可以采用如圖8所示電路，讓定值電阻R與小燈泡相串聯電流表去測量小燈泡與電阻的總電流，就可以讓電流表的指針有較大偏轉。

4）做保護電阻使用。

4 總結

在電學實驗中，如果要求設計一個電路時，一般按如下思路考慮：1）按照題目要求設計出原始電路，原始電路一般都源于課本；2）分析給定實驗器材，如果需要測電壓卻沒有或沒有合適的電壓表，就可以用電流表替代，反之也可用電壓表替代電流表測電流；3）如果電表量程過小，用定值電阻將其改裝，擴大量程；4）如果電表量程過大，用定值電阻與待測電路串并聯讓其分壓或分流；5）在原始電路圖的基礎上畫出實驗電路圖。

【注】在進行以上步驟時需要注意的是電流表當成電壓表使用、電壓表代替電流表使用、將電表改裝，都需要知道電表具體的內阻值。