解析电压表和电流表

解析电路中电压表的〃断〃与电流表的〃短〃摘要通过课堂实验教学，学生已经认识并了解通路、开路、短路三种电路状态在学习用电压表测量用电器两端电压或电路两端的电压以及用电流表测量通过用电器的电流或某一路径的电流时，把电压表所在路径处理成“断路”，把电流表看成“短路”，这种处理方法让有些学生感到很困惑笔者从电压表和电流表实验测量值与理论计算值的对比以及理论推导两个层面解析电路中电压表的断与电流表的短〃关键词电路电压表断路电流表短路在中学物理电路的教学过程中，电压表和电流表是实验室测量电压与电流的基本工具利用电压表测量用电器两端或路端电压时，应与用电器并联或是接在电路两端；利用电流表测量通过用电器的电流或路径的电流时，应与用电器串联或是接在该路径上对于电压表和电流表接在电路上经常习惯性处理方式是把电压表或其所在支路看成“断路”，把电流表看成“短路”，很多学生并不知道为什么做这样的处理下面利用电压表测量用电器两端的电压和电流表测量通过用电器的电流来分析它们的测量原理

一、解析电路中电压表的〃断〃

（一）实验测量电阻两端的电压值与理论计算值的比较

1.实验器材输出稳定电压为

2.9V的学生电源、开关、电阻箱、电压表（0〜3V量程，内阻）、定值电阻、导线若干R=3000Q R=10QvO.设计如下电路图:2-r~1~[I——实验步骤

3.开关断开，按照电路图图从电源正极依次连接电路11将电阻箱依次旋至、、、、，闭合开关，分别读出电压表示251015Q20Q25数，即为电阻两端的电压，记为然后根据欧姆定律分别计算、、、、R Uo5Q10Q15Q20Q在开关闭合时两端电压的理论数值，记为25Q U设电压表内阻时，计算电阻、、、、两端的电压理3R=5Q5Q10Q15Q20v25Q论数值，记为与上述数据进行比较并得出规律U,实验数据

4.分析数据

5.通过实验数据表得出当使用电压表量程内阻时，如果不10〜3V R=3000Q Uv=U,考虑实验误差的影响，可以认为这说明电压表并联在电阻两端没有改变其两端的电U=U,R压数值；当电压表的内阻值减小为时，电压表所测电压值与原电路两端的电压值R=5Q vR偏差更大，改变了原电路各用电器两端的电压值可以得出只有电压表内阻很大远远大于并联用电器的电阻时与用电器并联才能准确测出其两端的电压大小

（二）理论分析电压表测量电压的条件当把电压表接在电阻箱两端时，电压表与并联后的电阻为则当时，得R R R,RR电压表与并联时就不会改变电路的电阻值，进而保持原电路性质不变，贝」R=R,R IU^Uo从理论分析可测算知当必须很大或远远大于并联用电器的电阻值时，对原电路才不会产R生影响，通过电压表的电流电流很小近似为零，我们就可以认为电压表路径为断路〃，1=0,I即所谓的断

二、解析电路中电流表的“短〃

（一）实验测量通过电阻的电流值和理论计算值的比较

1.实验器材输出稳定电压

2.9V的学生电源、开关、电阻箱、电流表（0〜

0.6A量程，内阻）、定值电阻、导线若干R=

0.125Q R=5Q设计如下电路图

2.实验步骤

3.（）开关断开，按照电路图（图）从电源正极依次连接电路12（）将电阻箱依次旋至、、、、，闭合开关，分别读出电流表25101520Q25示数，即为通过电阻的电流，记为然后根据欧姆定律分别计算、、、R I

50100.15Q20C25在开关闭合时通过电路电流的理论数值，记为I（）设电流表内阻时，通过电阻、、、、电流的理3R=

25.0510Q1520A25Q论数值，记为与上述数据进行比较并得出结论I,实验数据

4.分析数据:

5.通过实验数据（表）得出当使用电流表量程内阻时，在不20-

0.6A R=

0.125QA I-I o考虑实验误差前提下，可以认为这表明把电流表接在电路中基本不会改变原电路的电流1=1,大小；当电流表的内阻增大为时，电流表所测电流就会偏差更大，所测电流就不RA=

25.0Q是原电路中的电流可以得出只有电流表内阻很小时（趋近于零时）与用电器串联才能准确的测出通过其电流大小

（二）理论分析电流表测电路电流的条件当电流表接在电路中测电流时，电路的总电阻当电流表的电总阻很小R=R+R+R0A时，即则电流表串联接在电路就不会改变电路总电阻的大小,由欧姆定律得R=0,R=R+R,闫，因此必须非常小，对原电路才不会产生影响，电流表两端的电压这时理解成电流R U-0,表与导线相当，但可以显示该路径电流大小我们就可以认为电路中的电流表处于“短路〃，A即所谓的“短〃o

三、正确理解电路中电压表的〃断〃与电流表的〃短〃在教学中要让学生正确认识和理解电压表与电流表接在电路中的测量原理，并在不同条件下处理好它们的内阻电压表的断指电压表内阻值很大，也就是远远大于并联用电器电阻值，形成通路流过其电流很小，趋近于零，这时相当于“断路”，但并不是电压表发生开路电流表的“短〃指电流表内阻值很小，形成通路时加在其两端的电压值很小，几乎为零，与电路中的导线相当；通过电流表的电流大小由路径中电阻大小决定，并不是电流表发生了短路这两种电表的内阻是产生断与短的原因，也是我们正确理解、分析和解决电路问题的关键

四、正确处理电路中电压表的〃断〃与电流表的〃短〃当电压表和电流表接在电路中，或是考虑它们的内阻值或是不需要，两者选择其一，取决于实验测量的精度以及题境的要求，比如在九年级课本中探究串、并联电路的电流与电压特点和学习欧姆定律一节探究电流与电压关系、电流与电阻关系时，就不需要考虑电表的内阻在不考虑电压表和电流表内阻值时，电压表测的是用电器两端的电压，电流表测的是通过用电器或是路径电流如果需要考虑电路中电压表和电流表的内阻时，处理电压表和电流表的方法是等效替代法将电压表等效成两端电压已知的电阻，该电阻大小为电压表内部的阻值；将电流表等效成通过电流已知的电阻，该电阻大小为电流表内部的阻值那么，电路电表的另一种情况就是需要考虑内阻例如在利用外接法和内接法测定值电阻时，判定电阻的测量值与真实值大小关系，这时就需要考虑电压表和电流表的内阻，把电压表和电流表等效成电阻就可以直观的做出判断，但电路往往会出现较为复杂的混联在测小灯泡电功率时，判断所测电功率偏大偏小问题时，处理方式亦是如此简而言之，不考虑电压表的分流与电流表的分压，则可以把电压表看成断〃，电流表看成短〃，但考虑电压表和电流表的内阻时，就不能把它们简单的认为是断和短〃总之，事物内部矛盾总是对立与统一的，在处理电压表和电流表接在电路中的问题时也不例外如何正确对待电压表的“断〃和电流表的“短〃这种表述观，前提是理解电压表内阻大和电流表内阻小的原因只有帮助学生真正理解为什么电压表测量路端电压需并〃和电流表测量路径电流需“串的内涵，才能让他们在解决这类问题时站得高看得远且心定自如参考文献⑺义务教育物理课程标准实验教科书编写组物理教学参考书上海上海科学技术出版社[M].年版（重印），第页

20132020.770。