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        例談電流表應該內(nèi)接還是外接

        2012-01-23 08:12:40劉桂紅
        物理通報 2012年10期
        關鍵詞:示數(shù)電壓表電流表

        劉桂紅

        (泗陽致遠中學 江蘇 宿遷 223700)

        在利用伏安法測電阻的實驗中,若不知道被測電阻的大約值,一般采用試觸法.如圖1所示,連接電路時,只空出電壓表的一個接頭S,將S分別與a,b接觸,觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況.若電壓表示數(shù)有顯著變化,說明電流表的分壓作用比較強,應選用外接法;若電流表示數(shù)有顯著變化,說明電壓表的分流作用比較強,應選用電流表內(nèi)接法.

        圖1

        怎樣才算示數(shù)有顯著變化呢?判斷的依據(jù)是什么呢?筆者在教學中發(fā)現(xiàn)僅僅用這種籠統(tǒng)的說法是行不通的.明顯變化是比較ΔI與ΔU的大小,還是比較其相對變化量的大???相對變化量是相對哪組數(shù)據(jù)變化量?查閱各種輔導資料,說法不一,而且還發(fā)現(xiàn)一些矛盾的結(jié)論.下面是筆者在教學中遇到的一些問題,與各位同行交流一下,希得到各位同行的批評指正.

        【題目】如圖2,用電流表和電壓表測量電阻R的阻值,當按(a)圖相連時,電壓表的示數(shù)為2.30 V,電流表的示數(shù)為5.00 mA,當按(b)圖相連時,電壓表的示數(shù)為2.50 V,電流表的示數(shù)為4.60 mA.問要獲得較精確的測量結(jié)果,應選取電流表內(nèi)接還是外接? 被測量電阻的阻值是多少?

        圖2

        代入數(shù)據(jù)得

        R=543 Ω

        代入數(shù)據(jù)得

        R=460 Ω

        分析:第一種和第二種解法分別以測量的先后次序為依據(jù),進行分析和解題,得出相反的結(jié)論.在試觸法的嘗試中,怎樣試觸是沒有先后次序的,我們不能因為先按照圖2(a)試觸就按照圖2(a)為依據(jù);按照圖2(b)試觸就按照圖2(b)為依據(jù),很顯然這是沒有任何科學依據(jù)的.同一個題目,解1和解2分別得出不同的結(jié)論,說明這兩種解法有問題.筆者和學生在探討過程中還發(fā)現(xiàn)了第三種解法.

        錯解3:以兩次測量中的準確值為依據(jù).由于電流表外接如圖2(a),電流表測量的電流為電阻和電壓表的電流之和,而電壓表測量的只有電阻的電壓,所以,電壓值2.30 V是準確的;在圖2(b)中,電壓表測量的是電阻和電流表的電壓之和,電流表測量的只有電阻的電流,所以,電流值4.60 mA是準確的.可得

        代入數(shù)據(jù)得

        R=500 Ω

        那么,到底該怎樣根據(jù)實驗數(shù)據(jù)判斷使用內(nèi)接法還是外接法呢?筆者查閱相關資料后,終于得到一種合理的解法. 判斷電壓的變化時,以準確的電壓為依據(jù),即用電壓的變化量與準確電壓的比值,得出由于電流表的分壓造成的電壓變化率多大;判斷電流的變化時,應該以準確的電流為依據(jù),即用電流的變化量與準確電流的比值,得出由于電壓表的分流造成的電流變化率有多大,然后再將兩者比較,選出變化率比較小的,也就確定了究竟使用內(nèi)接法還是外接法.

        代入數(shù)據(jù)得

        R=440 Ω

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