电压表的三种另类用法

刘定

电压表是电路中常见的仪表，想必同学们都会使用，今天我们来看看电压表的三种“另类”用法。

一、测超出量程的电压值

任何一个电压表都有一定的量程，在测量时，不能超过它的量程，但如果对所给条件稍加变化，就可以很方便地测量出超出量程的电压值。

例1 电源电压为20 V且不变，现有一个电压表，它的最大量程为15 V，若要测量一个电压大约为18 V左右的电阻R的电压，现只有阻值分别为10 Ω（R1）和5 Ω（R2）的电阻各一个，请你根据上述条件设计一个能测量该电阻的电压大小的方法来，要求画出电路图，写出实验方法。

解析：（1）按如图1所示的电路图连接电路。

（2）实验原理：已知电阻R1、R2串联，再与R并联后组成混联电路，因为R1、R2串联，分别测量出R1、R2两端的电压V1、V2，由串联电路和并联电路的特点，得加在R1、R2两端的电压之和V = V1 + V2即为电阻R两端的电压。

（3）实验方法：用题中所给定的电压表分别测量出R1、R2的电压，它们的电压之和即为电阻R两端的电压值。

点评：当测量的电压值超过电压表的测量范围时，如果直接测量不仅不能测量出电压的大小，反而会将电压表烧毁，此时可以根据串联电阻分压的原理进行测量。

二、判断电路故障

电压表本来是测量电路两端电压的仪器，但它也可以用来判断电路的故障。

例2 如图2所示电路中，当开关S闭合后，灯L1、L2均不亮，已知灯L1、L2只有一个灯丝是断开的，现只有一只电压表，请你用这只电压表检查究竟是哪只灯泡的灯丝断开，写出你的方法。

解析：将电压表与灯L1并联，如果电壓表上的示数为0，则灯泡L1完好，L2断路;

如果电压表示数与电源电压近似相等，同时，灯泡L2有微弱的光出现，则L2完好，L1断路。

也可以将电压表并联在L2两端，方法与上面相同。

三、代替电流表测量未知电阻的阻值

用伏安法测量未知电阻的阻值，通常方法是用电流表测量出通过待测电阻的电流强度，用电压表测量出待测电阻两端的电压，再用欧姆定律的变形公式R = [UI]求出R，当手上没有电流表时，我们可以利用一个定值电阻和电压表进行测量。

例3 有一个阻值看不清楚的电阻R1，小明要想测量出它的阻值，但手边只有一个电池组、一个电压表、一个阻值清晰的电阻R2和几根导线。请你用上述几种器材帮小明测量出未知电阻的阻值，并写出你的方法和理由。

解析：用伏安法测量电阻，必须知道待测电阻两端的电压与通过它的电流强度，就需要有电压表与电流表，而已知条件中并没有给出电流表，只给出一个电压表，这就需要特殊的测量方法：用电压表测量出已知电阻两端的电压值，然后根据串联电路中电流处处相等，得出通过未知电阻的电流，用R = [UI]计算出它的大小。

方法：将电阻R1和R2串联起来，用导线与电池组连成电路，用电压表分别测出R1和R2两端的电压U1和U2。由于R2的阻值是可认清的，则电路中电流强度I = [U2R2]，因为R1和R2串联，所以通过电阻R1的电流强度也是I，则R1 = [U1I] = [R2U1U2]。

点评：从以上分析可以看出，在缺少电流表的情况下，如能根据串联电路的规律，即同一电路中的电流强度处处相等，只需要测量出某已知阻值的电阻两端的电压，即可得到待测电阻的值。