使用電表常規(guī)的接法是將電流表串聯(lián)接入電路中，電壓表并聯(lián)接在電路上。《考試大綱》中要求學(xué)生會(huì)正確地使用電流表和電壓表。這也是多年以來高考的熱門考點(diǎn)。但是近幾年來，在考試中多次考到電表的非常規(guī)應(yīng)用，突出對學(xué)生知識(shí)遷移能力的考查。因此，同學(xué)們不但要掌握好電表的常規(guī)應(yīng)用，更要對實(shí)際問題中電表的非常規(guī)應(yīng)用有足夠的分析能力。在實(shí)際應(yīng)用過程中，盡管電流表的內(nèi)阻很小，但不為零；盡管電壓表的內(nèi)阻很大，但不是無窮大，即是說在實(shí)際應(yīng)用過程中，兩電表并非理想的。下面，就非常規(guī)應(yīng)用過程中的幾個(gè)典型問題作簡要分析。

1 用電流表替代電壓表“測電壓”

當(dāng)電路中的電流很小時(shí)，我們可以將電流表串聯(lián)到電路中，充當(dāng)電壓表，利用公式U_g=IR，讀出電流，從而求到兩端電壓。

例1 (2000年全國卷)從下列器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑?，設(shè)計(jì)一個(gè)測量電路來測量電流表A₁的內(nèi)阻r₁，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)。待測電流表A₁（量程10mA，內(nèi)阻r1約為40Ω），電流表A₂（量程500μA，內(nèi)阻r₂為750Ω），電壓表V（量程10V，內(nèi)阻r₃為10KΩ），電阻R₁（阻值約為100Ω，起保護(hù)電阻的作用），滑動(dòng)變阻器R₂（總阻值約為50Ω），電源E（電動(dòng)勢為1.5V，內(nèi)阻很?。?，此外還有開關(guān)K和導(dǎo)線若干。

①畫出電路圖，標(biāo)明所用器材代號(hào)；

②若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算電流表A₁的內(nèi)阻，則所用的表達(dá)式為r₁=___________。式中各符號(hào)的意義是_____________。

解析 由題給數(shù)據(jù)可知，被測電流表A₁兩端允許施加的最大電壓為0.4V，遠(yuǎn)小于所給電壓表的量程10V，因而不能用電壓表測待測電流表A₁兩端的電壓。而內(nèi)阻已知的電流表A₂兩端允許加的最大電壓為0.375V與0.4V接近，所以可用A₂替代電壓表“測電壓”，將A₁和A2并聯(lián)。另外由題目要求可知：為了有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，由于電流表的內(nèi)阻很小，所以應(yīng)將R₁作為保護(hù)電阻與并聯(lián)的電流表A₁、A₂串聯(lián)起來。電路圖如圖1所示。

由上可知：A₁兩端的電壓為I₂r₂，電流為I₁，由歐姆定律可得電流表A₁的內(nèi)阻為r₁=I₂r₂/I₁， I₁表示通過電流表A₁的電流，I₂表示通過A₂的電流。

2 用電壓表替代電流表“測電流”

當(dāng)電路中沒有電壓表出現(xiàn)的時(shí)候，我們可以運(yùn)用電壓表串聯(lián)起來測出自身的電壓，利用內(nèi)阻關(guān)系，求得電壓表所在電路的電流，達(dá)到用電壓表測電流的目的。

例2 (2004年全國卷) 用以下器材測量一待測電阻R_x的阻值（900Ω-1000Ω）：電源E（具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢約為9.0V）；電壓表V₁（量程為1.5V，內(nèi)阻r₁=750Ω）；電壓表V₂（量程為5V，內(nèi)阻r₂=2500Ω）；滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約為100Ω）；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。

（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫出測量電阻R_x的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖（原理圖中的元件要用題圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）；

（2）根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實(shí)物圖上畫出聯(lián)線。

（3）若電壓表V₁的讀數(shù)用U₁表示，電壓表V₂的讀數(shù)用U₂表示，則由已知量和測得量表示R_x的公式為R_x=_____________。

解析 本題的思維障礙在于無電流表，對學(xué)生熟悉的基本常規(guī)方法（電壓表測出待測電阻兩端電壓和電流表測出通過的電流，再利用部分電路歐姆定律解答）進(jìn)行了遷移，只要意識(shí)到有一只電壓表將要扮演電流表的角色，思維障礙即被輕松跨越。注意到題目要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，通過簡單估算即可判斷兩電壓表的內(nèi)阻R_V(U/U₀)R₀。

3.2 如果沒有已知內(nèi)阻的電壓表，再加一個(gè)已知阻值的定值電阻也能進(jìn)行測量，如圖4所示，將待測電壓表和已知阻值的定值電阻串聯(lián)再和另一個(gè)電壓表并聯(lián)接入電路。

定值電阻的阻值為R，讀出電壓表V₁的示數(shù)U₁和待測電壓表V的示數(shù)U?？傻?U₁-U)/R=U/R_V，即則待測電壓表連接方式，圖2對應(yīng)R_x=(U₂r₁r₂)/(U₂r₁-U₁r₂)，圖3對應(yīng)R_x=[(U₂-U₁)r₁]/U₁。本題的另一亮點(diǎn)是滑動(dòng)變阻器限流式接法的調(diào)控范圍太窄，故選用分壓式接法。實(shí)物圖略。

總之，我們應(yīng)抓住電阻的測量方法——?dú)W姆定律，因此“用電壓表測出待測電阻兩端電壓和電流表測出通過的電流”是常規(guī)的基本思路。理清設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路，認(rèn)清電表其實(shí)是一個(gè)可以讀出電壓或電流的“電阻”，那么，在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意誤差的分析，以及把握好“兩電表的角色互換”的精髓。通過分析，可以看出高考物理試題對實(shí)驗(yàn)的考查越來越重視實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法。所以，大家物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該結(jié)合基礎(chǔ)，跳出常規(guī)約束，領(lǐng)會(huì)實(shí)質(zhì)，把握精髓，提高遷移能力，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫秸嬲奶岣摺?/p>