电路实验中电表内阻的解题意义

王春燕

摘 要 本文对在高考题中出现频率非常高的电路实验中一个知识点进行分析总结，针对电表内阻的值，题目中给出“约多少欧姆”与“等于多少欧姆”是有不同的解题意义的，对于后者，文章总结了三种不同的用途。

关键词 电路实验 电表内阻 电表 误差

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2017）16-0081-02

电学实验是高考试卷中出现频率非常高的知识模块，而在电学实验中测电阻的阻值是最多的，比如测电源的内阻，测电表的内阻，测金属丝的电阻率等等，而在这众多题中，电表的选择，滑动变阻器的选择以及实验电路的设计都是大家要掌握的重要知识点，对实验题的完成起着关键的作用，在这里，电表的内阻“约”为多少，是作为判断内接还是外接的依据，而如果电表内阻的具体值确定时，会带来新的解题意义，总的来说可分为以下三点：

一、电压表可以当电流表、电流表可以当电压表

如2010年福建省的高考卷，第19题实验题第（3）题：

如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：

为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路，见图1-1。

【分析】解：电源的电动势E=9V，得通过待测电阻的最大电流约为lmax==0.01A，而电流表的量程却是3A，所以电流表不能用。

由于电压表的电阻阻值已知，因此可以通过电压表来替代电流表求出电流。将小量程的电压表与待测电阻串联后，再与大量程的电压表并联。变阻器的总电阻远小于待测电阻，应采用分压式接法。如图1-2示：

【点评】电表的选择通常情况下，电流表测电流，电压表测电压，当遇到电表的量程不够时，只有通过此处方法，原因是电压表相当于能读出电压的电阻，而电流表相当于能读出电流的电阻。

二、电表量程扩大

例：某同学设计了一个如图所示2-1的实验电路，用以测定一节干电池的电动势和内电阻，备有下列器材：

A.待测干电池

B.电流表G（满偏电流1mA.内阻Rg=10 ）

C.电阻箱R，阻值范围为0-9999

D.定值电阻R1（阻值1990 ）

E.定值电阻R2（阻值2990 ）

F.开关与导线若干

（1）根据题目提供的实验器材，图中R0应选用 ；

（2）多次调节电阻箱。读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图2-2所示的图线，则由图线可以得到被测干电池的电动势E= V.内阻r= .（结果保留两位有效数字）

【分析】（1）将电流表G串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表。因为电源的电动势较小，所以R0应采用定值电阻R1。

（2）根据欧姆定律和串联的知识求出电流表示数I和电阻箱示数R的关系，根据图象与纵轴的交点和斜率则可求得电动势和内阻。

【点评】电流表测电流，电压表测电压，当遇到电表的量程不够时，由于确定其内阻，故可以通过欧姆定律的原理将原电表扩大量程，得到我们需要的电表。

三、消除误差

如2014年全国高考大纲卷，第23题实验题：

现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有：电流表 ，内阻为1.00 ； 电压表 ；阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；﹣端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图3-1所示。

（1）按图3-1在实物图3-2中画出连线，并标出导线1和其P端。

（2）测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5办依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。数据如下表所示。根据表中数据，在图3-3中的坐标纸上将所缺数据点补充完整，并画出U-I图线。

（3）根据U-I图线求出电源的电动势E= ，内阻r= .（保留2位小数）

【分析】（1）（2）解题过程略；（3）根据电源U-I图象求出电源电动势与内阻。电源电动势E=2.90V。

电源内阻：

此处可见如没有电流表的内阻的具体值，势必使得电源内阻测量存在系统误差。

【点评】通常在测量电源电动势和内阻的这个实验中，电流表一般不采用外接法，因为外接法虽然使电源的电动势测量准确，但内阻的测量值却是电源和电流表内阻之和，这样对电源内阻的测量带来了极大的误差，在这道题中，如果我们已知电流表的内阻，就可以在測量值的基础上去掉电流表的内阻，这样就可以没有系统误差地得到E和r的值了。

由以上几道高考电路实验题可见，当我们已知电表的具体内阻值时，电表的内阻就不仅是作为判断内外接的依据，还可以带来新的解题意义，让我们从更多的角度去解决电路问题。

参考文献：

[1] 蔡冬阳.基于实验的问题式教学[J]. 物理教学探讨，2016，（3）.

[2] 李德胜.测电源电动势和内电阻实验的系统误差分析[J]. 中学物理，2012，（2）.

（责任编辑 陈 利）