電路實驗中電表內阻的解題意義

王春燕

摘 要 本文對在高考題中出現頻率非常高的電路實驗中一個知識點進行分析總結，針對電表內阻的值，題目中給出“約多少歐姆”與“等于多少歐姆”是有不同的解題意義的，對于后者，文章總結了三種不同的用途。

關鍵詞 電路實驗 電表內阻 電表 誤差

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2017）16-0081-02

電學實驗是高考試卷中出現頻率非常高的知識模塊，而在電學實驗中測電阻的阻值是最多的，比如測電源的內阻，測電表的內阻，測金屬絲的電阻率等等，而在這眾多題中，電表的選擇，滑動變阻器的選擇以及實驗電路的設計都是大家要掌握的重要知識點，對實驗題的完成起著關鍵的作用，在這里，電表的內阻“約”為多少，是作為判斷內接還是外接的依據，而如果電表內阻的具體值確定時，會帶來新的解題意義，總的來說可分為以下三點：

一、電壓表可以當電流表、電流表可以當電壓表

如2010年福建省的高考卷，第19題實驗題第（3）題：

如圖所示是一些準備用來測量待測電阻Rx阻值的實驗器材，器材及其規格列表如下：

為了能正常進行測量并盡可能減小測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數大于其量程的一半，而且調節滑動變阻器能使電表讀數有較明顯的變化。請用實線代替導線，在所給的實驗器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量Rx阻值的電路，見圖1-1。

【分析】解：電源的電動勢E=9V，得通過待測電阻的最大電流約為lmax==0.01A，而電流表的量程卻是3A，所以電流表不能用。

由于電壓表的電阻阻值已知，因此可以通過電壓表來替代電流表求出電流。將小量程的電壓表與待測電阻串聯后，再與大量程的電壓表并聯。變阻器的總電阻遠小于待測電阻，應采用分壓式接法。如圖1-2示：

【點評】電表的選擇通常情況下，電流表測電流，電壓表測電壓，當遇到電表的量程不夠時，只有通過此處方法，原因是電壓表相當于能讀出電壓的電阻，而電流表相當于能讀出電流的電阻。

二、電表量程擴大

例：某同學設計了一個如圖所示2-1的實驗電路，用以測定一節干電池的電動勢和內電阻，備有下列器材：

A.待測干電池

B.電流表G（滿偏電流1mA.內阻Rg=10 ）

C.電阻箱R，阻值范圍為0-9999

D.定值電阻R1（阻值1990 ）

E.定值電阻R2（阻值2990 ）

F.開關與導線若干

（1）根據題目提供的實驗器材，圖中R0應選用 ；

（2）多次調節電阻箱。讀出多組電阻箱示數R和對應的電流表示數I，由測得的數據，繪出了如圖2-2所示的圖線，則由圖線可以得到被測干電池的電動勢E= V.內阻r= .（結果保留兩位有效數字）

【分析】（1）將電流表G串聯一個電阻，可以改裝成較大量程的電壓表。因為電源的電動勢較小，所以R0應采用定值電阻R1。

（2）根據歐姆定律和串聯的知識求出電流表示數I和電阻箱示數R的關系，根據圖象與縱軸的交點和斜率則可求得電動勢和內阻。

【點評】電流表測電流，電壓表測電壓，當遇到電表的量程不夠時，由于確定其內阻，故可以通過歐姆定律的原理將原電表擴大量程，得到我們需要的電表。

三、消除誤差

如2014年全國高考大綱卷，第23題實驗題：

現要測量某電源的電動勢和內阻。可利用的器材有：電流表 ，內阻為1.00 ； 電壓表 ；阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5；開關S；﹣端連有鱷魚夾P的導線1，其他導線若干。某同學設計的測量電路如圖3-1所示。

（1）按圖3-1在實物圖3-2中畫出連線，并標出導線1和其P端。

（2）測量時，改變鱷魚夾P所夾的位置，使R1、R2、R3、R4、R5辦依次串入電路，記錄對應的電壓表的示數U和電流表的示數I。數據如下表所示。根據表中數據，在圖3-3中的坐標紙上將所缺數據點補充完整，并畫出U-I圖線。

（3）根據U-I圖線求出電源的電動勢E= ，內阻r= .（保留2位小數）

【分析】（1）（2）解題過程略；（3）根據電源U-I圖象求出電源電動勢與內阻。電源電動勢E=2.90V。

電源內阻：

此處可見如沒有電流表的內阻的具體值，勢必使得電源內阻測量存在系統誤差。

【點評】通常在測量電源電動勢和內阻的這個實驗中，電流表一般不采用外接法，因為外接法雖然使電源的電動勢測量準確，但內阻的測量值卻是電源和電流表內阻之和，這樣對電源內阻的測量帶來了極大的誤差，在這道題中，如果我們已知電流表的內阻，就可以在測量值的基礎上去掉電流表的內阻，這樣就可以沒有系統誤差地得到E和r的值了。

由以上幾道高考電路實驗題可見，當我們已知電表的具體內阻值時，電表的內阻就不僅是作為判斷內外接的依據，還可以帶來新的解題意義，讓我們從更多的角度去解決電路問題。

參考文獻：

[1] 蔡冬陽.基于實驗的問題式教學[J]. 物理教學探討，2016，（3）.

[2] 李德勝.測電源電動勢和內電阻實驗的系統誤差分析[J]. 中學物理，2012，（2）.

（責任編輯 陳 利）