新課標(biāo)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的解題技巧

劉世鳳

樂(lè)亭二中物理組 河北唐山 063600

電學(xué)實(shí)驗(yàn)題是物理高考的必考題型，自2007年實(shí)行新課標(biāo)以來(lái)，高考題中很少出現(xiàn)與考綱所列實(shí)驗(yàn)一模一樣的題目，但大多數(shù)來(lái)源于教材，只是在此基礎(chǔ)上稍作變化。高考實(shí)驗(yàn)的考查更側(cè)重于對(duì)基本實(shí)驗(yàn)的變化、組合和延伸。對(duì)這樣的題目，學(xué)生往往是對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)掌握得很熟練，但仍然感覺(jué)無(wú)從下手。尤其是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，更是束手無(wú)策。究其原因，往往是學(xué)生只認(rèn)識(shí)到一些儀器的表面用途，而對(duì)器材的一些拓展應(yīng)用缺乏靈活的變通能力。

筆者在此對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)里常用的電流表、電壓表、定值電阻（電阻箱）的用途進(jìn)行歸納，希望能對(duì)學(xué)生有所幫助。

1 電流表

電流表是一個(gè)可以顯示通過(guò)自身電流大小的阻值較小的電阻。它具有下面一些用途。

1）測(cè)電流。這是電流表的基本用途。電流表的示數(shù)顯示了通過(guò)自身的電流，而與此相比更為常見(jiàn)的用途是將電流表串聯(lián)在電路中測(cè)該電路的電流。

2）測(cè)電壓。若電流表的內(nèi)阻為RA，其示數(shù)為I，則電流表兩端的電壓U=IRA。所以已知內(nèi)阻的電流表可以當(dāng)成電壓表并聯(lián)在某電路兩端測(cè)該電路的電壓。

3）改裝成大量程的電流表測(cè)大電流。若在實(shí)驗(yàn)中所提供的電流表的量程太小，可以將電流表與一定值電阻相并聯(lián)，將其改裝成一個(gè)大量程的電流表。如圖1所示，電流表讀數(shù)為I，定值電阻為R，電流表內(nèi)阻為RA，則改裝電流表所測(cè)電流為I測(cè)=IRA/R+I。

4）改裝成大量程的電壓表測(cè)大電壓。若電流表當(dāng)做電壓表測(cè)電壓，一般情況下量程太小，此時(shí)可以將電流表與一定值電阻相串聯(lián)，將其改裝成一個(gè)大量程的電壓表。如圖2所示，電流表讀數(shù)為I，定值電阻為R，電流表內(nèi)阻為RA，則改裝電壓表所測(cè)電壓為U測(cè)=I(RA+R)。

2 電壓表

電壓表是一個(gè)可以顯示自身兩端電壓大小的阻值較大的電阻。它具有下面一些用途。

1）測(cè)電壓。這是電壓表的基本用途。電壓表的示數(shù)顯示自身電壓的大小，而與此相比更為常見(jiàn)的用途是將電壓表并聯(lián)在電路中測(cè)該電路的電壓。

2）測(cè)電流。若電壓表的內(nèi)阻為RV，其示數(shù)為U，則流過(guò)電壓表的電流為I=U/RV。所以已知內(nèi)阻的電壓表可以當(dāng)成電流表串聯(lián)在某電路中測(cè)該電路的電流。

3）改裝成大量程的電壓表測(cè)大電壓。若在實(shí)驗(yàn)中所提供的電壓表的量程太小，此時(shí)可以將電壓表與一定值電阻相串聯(lián)，將其改裝成一個(gè)大量程的電壓表。如圖3所示，電壓表讀數(shù)為U，定值電阻為R，電壓表內(nèi)阻為RV，則改裝電壓表所測(cè)電壓大小為U測(cè)=U(R+RV)/RV。

4）改裝成更大量程的電流表測(cè)大電流。若電壓表當(dāng)做電流表測(cè)電流，一般情況下量程太小，此時(shí)可以將電壓表與一定值電阻相并聯(lián)，將其改裝成一個(gè)大量程的電流表。如圖4所示，電壓表讀數(shù)為U，定值電阻為R，電壓表內(nèi)阻為RV，則改裝電流表所測(cè)電流為I測(cè)=U/R+U/RV。但此種用途在實(shí)驗(yàn)中不太常見(jiàn)。

5）當(dāng)做保護(hù)電阻。電壓表示一個(gè)阻值很大的電阻，當(dāng)所給實(shí)驗(yàn)器材中沒(méi)有合適的定值電阻時(shí)，可以考慮用電壓表做保護(hù)電阻使用。

3 定值電阻（電阻箱）

電阻箱取某一值時(shí)相當(dāng)于定值電阻，可以當(dāng)做定值電阻使用。它具有下面一些用途。

1）測(cè)電流。如果已知定值電阻兩端的電壓U，則通過(guò)它的電流為I=U/R。所以可以將定值電阻串聯(lián)在電路中測(cè)電流。例如，想利用未知內(nèi)阻的電壓表V2和一定值電阻R測(cè)量電壓表V1內(nèi)阻，就可用如圖5所示電路。其中R與V1串聯(lián)測(cè)通過(guò)V1的電流I，I=(U2-U1)/R。此種用途往往在測(cè)電壓表內(nèi)阻中較為常見(jiàn)。

2）測(cè)電壓：如果一已知流經(jīng)定值電阻R的電流為I，則其兩端電壓為U=IR，所以可以將R并聯(lián)在電路兩端測(cè)該電路電壓。例如，想利用未知內(nèi)阻的電流表A2和定值電阻R測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻，就可利用如圖6所示電路。其中R與A1并聯(lián)測(cè)A1兩端電壓U，U=(I2-I1)R。此種用途往往在測(cè)電流表內(nèi)阻中較為常見(jiàn)。

3）做分壓電阻或分流電阻。①若電表量程過(guò)小時(shí)，可將電阻與之串聯(lián)或并聯(lián)來(lái)擴(kuò)大其量程，如前面所述。②若題中所給電表量程過(guò)大時(shí)，也可將定值電阻與待測(cè)電路串并聯(lián)讓其分壓或分流。

例如，若想用電壓表V去測(cè)量小燈泡L兩端的電壓，但電壓表的量程又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小燈泡的額定電壓，就可以采用如圖7所示電路將R與L串聯(lián)，電壓表去測(cè)量小燈泡與電阻的總電壓，就可以讓電壓表的指針有較大偏轉(zhuǎn)。

同樣道理，若想用電流表A去測(cè)量流過(guò)小燈泡L的電流，但電流表的量程又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小燈泡的額定電流，就可以采用如圖8所示電路，讓定值電阻R與小燈泡相串聯(lián)電流表去測(cè)量小燈泡與電阻的總電流，就可以讓電流表的指針有較大偏轉(zhuǎn)。

4）做保護(hù)電阻使用。

4 總結(jié)

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如果要求設(shè)計(jì)一個(gè)電路時(shí)，一般按如下思路考慮：1）按照題目要求設(shè)計(jì)出原始電路，原始電路一般都源于課本；2）分析給定實(shí)驗(yàn)器材，如果需要測(cè)電壓卻沒(méi)有或沒(méi)有合適的電壓表，就可以用電流表替代，反之也可用電壓表替代電流表測(cè)電流；3）如果電表量程過(guò)小，用定值電阻將其改裝，擴(kuò)大量程；4）如果電表量程過(guò)大，用定值電阻與待測(cè)電路串并聯(lián)讓其分壓或分流；5）在原始電路圖的基礎(chǔ)上畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。

【注】在進(jìn)行以上步驟時(shí)需要注意的是電流表當(dāng)成電壓表使用、電壓表代替電流表使用、將電表改裝，都需要知道電表具體的內(nèi)阻值。