例析電路中電表相關常見題型問題

王錫龍

(甘肅省景泰縣紅水初級中學,甘肅 白銀 730400)

1 電表判斷問題

電表判斷問題一般以填空或畫圖題形式對同學們進行考查,可運用直接法或去表法對問題進行分析并作出解答.直接法主要根據電壓表必須并聯,電流表必須串聯解題;去表法則將未知電表去除,此處電路斷開,若電路出現障礙則說明為電流表,若電路正常說明對應的電表為電壓表.具體解題思路如下例題所示.

例1 如圖1所示,電源電壓保持不變,開關S斷開后L1、L2都能正常發光,甲、乙兩個電表的示數之比是5∶4,由此判斷甲電表是____(選填“電流表”或“電壓表”),燈L1與燈L2的電功率之比為____.

圖1

分析利用去表法解答問題,斷開開關S后將甲、乙兩表看做導線,分析燈L1、L2是否正常工作,若L1、L2均能夠正常工作,說明兩表均為電流表,若不能正常工作,說明至少有一個表不為電流表.其次根據電功率公式P=UI分析電燈L1、L2的功率之比.

解析由電路圖可知,開關S斷開后,若甲、乙都為電壓表,則會造成電路斷路,兩燈泡均不發光,不符合題意,則甲、乙都為電流表;利用去表法進行分析,若去掉兩表,電路斷路,兩燈泡均不能正常發光,說明一定不是電壓表.

此時L1、L2并聯連接,電流表甲測干路電流,電流表乙測L2的電流,因為甲、乙兩個電表的示數之比是5∶4,所以通過L1、L2的電流之比為

因為并聯電路支路兩端電壓相同,所以兩燈泡電功率之比為

變式如圖2所示,開關S閉合時,兩燈正常發光,下列說法正確的是( ).

圖2

A.①②均為電壓表

B.①為電壓表,②為電流表

C.①②均為電流表

D.①為電流表,②為電壓表

分析利用去表法對問題作出解答,若同時去除兩只電表,發現閉合開關后賴該等均不能發光,說明兩表中肯定有一個電流表.接著可以假設其中一個表為電流表,另一個表為電壓表進行分析.

解析開關S閉合時,兩燈正常發光,若②為電流表,則電源會被短路,兩燈無法正常發光,故②為電壓表;若①為電壓表,則燈L1、L2會被斷路,兩燈無法正常發光,故①為電流表,測量干路電流,正確答案為D.

2 電表使用問題

對電表的使用通常會以讀數、接線、故障修正等不同方式,考查同學們對電壓表、電流表的熟悉程度和掌握情況.這類問題常以選擇填空形式出現,常常需要根據電表的使用規則解答問題.

例2 小明用伏安法測量某電阻R的阻值時,錯將電流表和電壓表的位置調換了,閉合開關后,可能會出現的情況有( ).

A.兩表指針均幾乎不動

B.兩表針織均有明顯偏轉

C.電壓表指針有明顯偏轉,電流表幾乎不動

D.電流表指針有明顯偏轉,電壓表幾乎不動

分析結合電流的流向以及電壓表、電流表的使用特點,分析調換位置后的電路圖中的電表是否正常,根據電壓表電阻很大的特點,分析得到對應正確選項.

解析用伏安法測量某電阻R的阻值,將電壓表和電流表位置接反,閉合開關,電壓表串聯接入電路,此時電壓表測量電源總電壓,有明顯偏轉,由于電壓表電阻很大,電路中電流很小,故電流表的指針幾乎不動.排除ABD,正確答案為選項C.

變式如圖3所示的電路圖,開關S接到a時,電壓表示數為9 V,開關S接到b時,電壓表示數為4 V,下列說法正確的是( ).

圖3

A.電源電壓為13 V

B.燈L1兩端的電壓為4 V

C.燈L2兩端的電壓為4 V

D.燈L1和L2的總電壓為4 V

分析分別對開關連接a、b兩種情況作出分析,明確電壓表在兩個不同電路中測量的電壓,依次和選項進行對照,符合推理得到的電壓數則說明選項正確,綜合得到正確選項即可.

解析由圖3可知,當開關S接到a時,兩燈泡串聯,電壓表測電源總電壓,則電源電壓U=9 V,即燈L1和L2的總電壓為9 V;當開關S接到b時,兩燈泡仍串聯,電壓表測L2兩端電壓,則U2=4 V;由于串聯電路總電壓等于各部分電路的兩端電壓之和,所以燈L1兩端的電壓為U1=U-U2=9 V-4 V=5 V.故本題正確答案為選項C.

對電路中已知的電表分析問題,應根據電路的串并聯關系及規律,明確電流表測量所在支路或干路中的電流,電壓表測量對應與之并聯電路部分的電壓,從而對問題作出解答.

電表的正確使用是初中物理電學問題的基礎,上述例題總結了電表的判斷和電表的使用兩大題型考查特點和解題思路,以引導學生學會分析判別電表,熟練掌握和解答電表相關問題.