电表的兼容与使用过程中的几个问题

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  在近年的高考中电表是热门的考点,也是学生学习中的难点,学生失分较多,究其原因学生对电表的结构,电表的工作原理等知识不熟悉、理解不到位所致。本文尝试从电表的工作原理入手,对电表在应用中遇到的一些问题等方面去探析。
  一、不同量程的电压表或电流表串并联时偏角与读数问题
  四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接入电路,则( )
  A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
  B.电流表A1的偏转角小于电流表A2的偏转角
  C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
  D.电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角
  分析:如果用相同的表头改装成的两个量程不同的电压表,如果并联测一电压,我们不难得知两表的读数相同,但由于量程不一样,两表的偏角不一样,量程大的偏角小。如果两表串联测一电压,我们可以从原理图上看出(图a),两个表头都处在同一串联电路上,通过的电流相同,故两表头的偏角相同,因为量程不一样,量程大的读数大。
  如果用相同的表头改装成的两个量程不同的电流表,如果两表串联测量一电流,因为串联电路电流相等,两表的读数相同,因为量程不一样,量程大的偏角小。如果两表并联测一电流,我们从原理图上可以看出(图b),流过两表头的电流相等,故两表头的偏角相等,即两电流表的偏角相同,量程大的读数大。所以答案为AD。
  二、在探究电容器的影响因素时,为什么用静电计,而不用更为精确的电压表问题
  分析:该实验探究的电容器在电量不变时,电容的影响因素,用静电计是因为其工作原理是利用金属杆和外壳之间的电场作用的,不需要电流流过,从而最大限度的保障电容的电量不变。
  如果用电压表,电压表的工作原理是有电流流过时指针才会偏转,如果接到两极板上,两极板的电量就会减少直至放完,就达不到实验的目的了。
  三、在法拉第电磁感应定律中,两金属棒在轨道上切割磁感线,两棒上接的电流表和电压表有无读数的问题
  如图所示,在匀强磁场中,MN和PQ是两条平行的金屬导轨,而ab与cd为串有电压表和电流表的两根金属棒。当两棒以相同速度向右运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触),正确的是( )
  A.电压表有读数,电流表有读数
  B.电压表无读数,电流表无读数
  C.电压表有读数,电流表无读数
  D.电压表无读数,电流表有读数
  分析:这道题答案选B,电压表电流表均无读数,两金属棒产生相同的电动势,ac等势bd等势,故电路中无电流,电流表无读数;ab之间有电势差为什么电压表无读数?不少同学有这样的疑惑,原因对电压表的原理和内部结构不熟悉所致,电压表是由表头串联分压电阻改装而成的,电路中没有电流,自然表头就不会偏转,这样虽然有电压,但是电压表却无读数。
  四、在使用欧姆表时,指针偏角偏小应该怎样调整倍率的问题
  不少同学认为指针偏角偏小是因为电阻偏小,应该调小倍率,使测量趋于合理,减少读数误差。这种认识是错误的,这是对欧姆表的工作原理不熟悉所致。当外测电阻为0时,这时指针处于满偏状态,所以欧姆表的零刻度在最右边,外测电阻越大电流越小,但本质上还是通过表头的电流来表示电阻的,当我们选定量程后,进行欧姆调零后,如果发现偏角过小,不是电阻小,其实我们看到的是表头指针的偏转角度小即电流小,应该是电阻大才对,故应该换大量程的欧姆表。
  在使用电表过程中,我们还会遇到这样那样的问题,只要理解和掌握表头的工作原理和电表结构,明确电表的使用规则等,就能很好的解决这些问题。
  (作者单位:江苏省丰县中学)
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