電壓表的三種另類用法

劉定

電壓表是電路中常見的儀表，想必同學們都會使用，今天我們來看看電壓表的三種“另類”用法。

一、測超出量程的電壓值

任何一個電壓表都有一定的量程，在測量時，不能超過它的量程，但如果對所給條件稍加變化，就可以很方便地測量出超出量程的電壓值。

例1 電源電壓為20 V且不變，現(xiàn)有一個電壓表，它的最大量程為15 V，若要測量一個電壓大約為18 V左右的電阻R的電壓，現(xiàn)只有阻值分別為10 Ω（R1）和5 Ω（R2）的電阻各一個，請你根據(jù)上述條件設計一個能測量該電阻的電壓大小的方法來，要求畫出電路圖，寫出實驗方法。

解析：（1）按如圖1所示的電路圖連接電路。

（2）實驗原理：已知電阻R1、R2串聯(lián)，再與R并聯(lián)后組成混聯(lián)電路，因為R1、R2串聯(lián)，分別測量出R1、R2兩端的電壓V1、V2，由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點，得加在R1、R2兩端的電壓之和V = V1 + V2即為電阻R兩端的電壓。

（3）實驗方法：用題中所給定的電壓表分別測量出R1、R2的電壓，它們的電壓之和即為電阻R兩端的電壓值。

點評：當測量的電壓值超過電壓表的測量范圍時，如果直接測量不僅不能測量出電壓的大小，反而會將電壓表燒毀，此時可以根據(jù)串聯(lián)電阻分壓的原理進行測量。

二、判斷電路故障

電壓表本來是測量電路兩端電壓的儀器，但它也可以用來判斷電路的故障。

例2 如圖2所示電路中，當開關S閉合后，燈L1、L2均不亮，已知燈L1、L2只有一個燈絲是斷開的，現(xiàn)只有一只電壓表，請你用這只電壓表檢查究竟是哪只燈泡的燈絲斷開，寫出你的方法。

解析：將電壓表與燈L1并聯(lián)，如果電壓表上的示數(shù)為0，則燈泡L1完好，L2斷路;

如果電壓表示數(shù)與電源電壓近似相等，同時，燈泡L2有微弱的光出現(xiàn)，則L2完好，L1斷路。

也可以將電壓表并聯(lián)在L2兩端，方法與上面相同。

三、代替電流表測量未知電阻的阻值

用伏安法測量未知電阻的阻值，通常方法是用電流表測量出通過待測電阻的電流強度，用電壓表測量出待測電阻兩端的電壓，再用歐姆定律的變形公式R = [UI]求出R，當手上沒有電流表時，我們可以利用一個定值電阻和電壓表進行測量。

例3 有一個阻值看不清楚的電阻R1，小明要想測量出它的阻值，但手邊只有一個電池組、一個電壓表、一個阻值清晰的電阻R2和幾根導線。請你用上述幾種器材幫小明測量出未知電阻的阻值，并寫出你的方法和理由。

解析：用伏安法測量電阻，必須知道待測電阻兩端的電壓與通過它的電流強度，就需要有電壓表與電流表，而已知條件中并沒有給出電流表，只給出一個電壓表，這就需要特殊的測量方法：用電壓表測量出已知電阻兩端的電壓值，然后根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等，得出通過未知電阻的電流，用R = [UI]計算出它的大小。

方法：將電阻R1和R2串聯(lián)起來，用導線與電池組連成電路，用電壓表分別測出R1和R2兩端的電壓U1和U2。由于R2的阻值是可認清的，則電路中電流強度I = [U2R2]，因為R1和R2串聯(lián)，所以通過電阻R1的電流強度也是I，則R1 = [U1I] = [R2U1U2]。

點評：從以上分析可以看出，在缺少電流表的情況下，如能根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律，即同一電路中的電流強度處處相等，只需要測量出某已知阻值的電阻兩端的電壓，即可得到待測電阻的值。