孫高飛
在近年的高考中電表是熱門的考點,也是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點,學(xué)生失分較多,究其原因?qū)W生對電表的結(jié)構(gòu),電表的工作原理等知識不熟悉、理解不到位所致。本文嘗試從電表的工作原理入手,對電表在應(yīng)用中遇到的一些問題等方面去探析。
一、不同量程的電壓表或電流表串并聯(lián)時偏角與讀數(shù)問題
四個相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個電流表A1、A2和兩個電壓表V1、V2。已知電流表A1的量程大于A2的量程,電壓表V1的量程大于V2的量程,改裝好后把它們按圖示接入電路,則( )
A.電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)
B.電流表A1的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2的偏轉(zhuǎn)角
C.電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)
D.電壓表V1的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2的偏轉(zhuǎn)角
分析:如果用相同的表頭改裝成的兩個量程不同的電壓表,如果并聯(lián)測一電壓,我們不難得知兩表的讀數(shù)相同,但由于量程不一樣,兩表的偏角不一樣,量程大的偏角小。如果兩表串聯(lián)測一電壓,我們可以從原理圖上看出(圖a),兩個表頭都處在同一串聯(lián)電路上,通過的電流相同,故兩表頭的偏角相同,因為量程不一樣,量程大的讀數(shù)大。
如果用相同的表頭改裝成的兩個量程不同的電流表,如果兩表串聯(lián)測量一電流,因為串聯(lián)電路電流相等,兩表的讀數(shù)相同,因為量程不一樣,量程大的偏角小。如果兩表并聯(lián)測一電流,我們從原理圖上可以看出(圖b),流過兩表頭的電流相等,故兩表頭的偏角相等,即兩電流表的偏角相同,量程大的讀數(shù)大。所以答案為AD。
二、在探究電容器的影響因素時,為什么用靜電計,而不用更為精確的電壓表問題
分析:該實驗探究的電容器在電量不變時,電容的影響因素,用靜電計是因為其工作原理是利用金屬桿和外殼之間的電場作用的,不需要電流流過,從而最大限度的保障電容的電量不變。
如果用電壓表,電壓表的工作原理是有電流流過時指針才會偏轉(zhuǎn),如果接到兩極板上,兩極板的電量就會減少直至放完,就達不到實驗的目的了。
三、在法拉第電磁感應(yīng)定律中,兩金屬棒在軌道上切割磁感線,兩棒上接的電流表和電壓表有無讀數(shù)的問題
如圖所示,在勻強磁場中,MN和PQ是兩條平行的金屬導(dǎo)軌,而ab與cd為串有電壓表和電流表的兩根金屬棒。當(dāng)兩棒以相同速度向右運動時(運動過程中兩棒始終與導(dǎo)軌接觸),正確的是( )
A.電壓表有讀數(shù),電流表有讀數(shù)
B.電壓表無讀數(shù),電流表無讀數(shù)
C.電壓表有讀數(shù),電流表無讀數(shù)
D.電壓表無讀數(shù),電流表有讀數(shù)
分析:這道題答案選B,電壓表電流表均無讀數(shù),兩金屬棒產(chǎn)生相同的電動勢,ac等勢bd等勢,故電路中無電流,電流表無讀數(shù);ab之間有電勢差為什么電壓表無讀數(shù)?不少同學(xué)有這樣的疑惑,原因?qū)﹄妷罕淼脑砗蛢?nèi)部結(jié)構(gòu)不熟悉所致,電壓表是由表頭串聯(lián)分壓電阻改裝而成的,電路中沒有電流,自然表頭就不會偏轉(zhuǎn),這樣雖然有電壓,但是電壓表卻無讀數(shù)。
四、在使用歐姆表時,指針偏角偏小應(yīng)該怎樣調(diào)整倍率的問題
不少同學(xué)認為指針偏角偏小是因為電阻偏小,應(yīng)該調(diào)小倍率,使測量趨于合理,減少讀數(shù)誤差。這種認識是錯誤的,這是對歐姆表的工作原理不熟悉所致。當(dāng)外測電阻為0時,這時指針處于滿偏狀態(tài),所以歐姆表的零刻度在最右邊,外測電阻越大電流越小,但本質(zhì)上還是通過表頭的電流來表示電阻的,當(dāng)我們選定量程后,進行歐姆調(diào)零后,如果發(fā)現(xiàn)偏角過小,不是電阻小,其實我們看到的是表頭指針的偏轉(zhuǎn)角度小即電流小,應(yīng)該是電阻大才對,故應(yīng)該換大量程的歐姆表。
在使用電表過程中,我們還會遇到這樣那樣的問題,只要理解和掌握表頭的工作原理和電表結(jié)構(gòu),明確電表的使用規(guī)則等,就能很好的解決這些問題。
(作者單位:江蘇省豐縣中學(xué))