解析电压表和电流表.docx

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R=3000Ω）、定值电阻R=10Ω、导线若干。

ν0

2.设计如下电路图：

3.实验步骤：

（1）开关断开，按照电路图（图1）从电源正极依次连接电路。

（2）将电阻箱依次旋至5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，闭合开关，分别读出电压表示数，即为电阻R两端的电压，记为U。然后根据欧姆定律分别计算5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω在开关闭合时两端电压的理论数值，记为U。

（3）设电压表内阻R=5Ω时，计算电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、ν25Ω两端的电压理论数值，记为U，与上述数据进行比较并得出规律。

4.实验数据：

5.分析数据：

通过实验数据（表1）得出：当使用电压表量程0～3V内阻R=3000Ω时，Uν≈U，如果不考虑实验误差的影响，可以认为U=U，这说明电压表并联在电阻R两端没有改变其两端的电压数值；当电压表的内阻值减小为R=5Ω时，ν电压表所测电压值与原电路R两端的电压值偏差更大，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R两端时，电压表与R并联后的电阻为R，则：当R＞＞R时，得：R≈R，电压表与R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，则：U≈U。从理论分析可测算知：当R必须很大或远远大于并联用电器的电阻值时，对原电路才不会产生影响，通过电压表的电流Ｉ≈0，电流I很小近似为零，我们就可以认为电压表路径为“断路”，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R=0.125Ω）、定值电阻R=5Ω、导线若干。

2.设计如下电路图：

3.实验步骤：

（1）开关断开，按照电路图(图2)从电源正极依次连接电路。

（2）将电阻箱依次旋至5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，闭合开关，分别读出电流表示数，即为通过电阻R的电流，记为I。然后根据欧姆定律分别计算5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω在开关闭合时通过电路电流的理论数值，记为I。

（3）设电流表内阻R=25.0Ω时，通过电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、A25Ω电流的理论数值，记为I，与上述数据进行比较并得出结论。

4.实验数据：

5.分析数据：

通过实验数据（表2）得出：当使用电流表量程0～0.6A内阻R=0.125ΩA时，Ｉ≈Ｉ。在不考虑实验误差前提下，可以认为I=I，这表明把电流表接在电路中基本不会改变原电路的电流大小；当电流表的内阻增大为RA=25.0Ω时，电流表所测电流就会偏差更大，所测电流就不是原电路中的电流。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R=R+R+R。当电流表的电总0A阻很小时，即：R≈0，则：R≈R+R，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：I≈I，因此R必须非常小，对原电路才不会产生影响，电流表两端的电压U≈0，这时理解成电流表与导线相当，A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”，即所谓的“短”。

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