高中物理：电流表和电压表的非常规用法

电流表和电压表的常规用法是：电流表串联在电路中，电压表并联在电路中。久而久之，便形成思维定势：这两个表就只能按上述方式联接。其实，电流表和电压表是两个“会说话的电阻”，在电路中一方面作普通电阻使用，另一方面可以显示自己（以及与自己串联或并联）的电流或电压。

例1、从下表中选出适当的实验器材，设计电路来测量两个电流表的内阻，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度。

器材（代号）	规格
待测电流表（A1）	量程500mA，内电阻约几十欧
待测电流表（A2）	量程50mA，内电阻几十欧
电阻箱（R1）	阻值范围0~999.9Ω
滑动变阻箱器（R2）	总阻值20Ω，额定电流2A
定值电阻R0	阻值40Ω，作保护电阻用
直流电源E	电动势12V，内电阻约0.5Ω
单刀开关2个
导线若干

（1）设计出测量电路，并标明所用器材的代号；

（2）写出实验中主要步骤和需要测量的物理量；

（3）写出两个电流表内电阻的表达式（用测得的物理量符号表示）。

解析：（1）设计电路图如图1所示。

（2）主要步骤：①按上图连接好电路；②闭合开关S，将电阻箱R₁调至零，得到二电流表的适当示数分别为I₁和I₂；③调节电阻箱阻值为R′，另外二电流表适当示数分别为

，则有：I₁r₁=I₂r₂，

；④整理器材。

（4）由前面的方程组可得二电流表内阻分别为

。

该例子将电流表并联在电路中，根据题给参数，其它方式都没有上述方案好。可见，电流表作普通电阻使用是可以并联在电路中的。

例2、现有一个刻度盘总共有N小格、且刻度均匀、但量程末准确确定的电压表V₁，已知其量程在13-16V之间，内阻r₁=150kΩ，为测定其量程U₁，实验室提供了如下表所列的器材，要求方法简捷，尽可能减少误差，并能测出多组数据。

器材（代号）	规格
标准电压表V2	量程3V，内阻r2=30kΩ
电流表A	量程3A，内阻r3=0.01Ω
滑动变阻器R	总电阻1kΩ
稳定电源E	20V，内阻很小
开关S
导线若干

（1）设计实验电路，并简要说明理由；

（2）若选择测量数据中的一组来计算量程，则所用表达式为          ，式中各符号表示的物理量是：                。

解析：（1）设计电路如图2所示。

简要理由：若电流表A与V₁串联，则表V₁的偏转角度太小，误差较大，若并联，则A表偏转角度太小，误差也大，所以舍弃A表；若让二电压表并联，则V₁表偏角太小，也不利于减小误差；而将二电压表串联时，二表都可以达到或接近满偏，误差较小。另外要求测多组数据，故变阻器用分压式连接。

（2）计算量程U₁的表达式为U₁=

，其中N是V₁的满偏格数，N₁是V₂的某次偏转格数，r₁、r₂分别是表V₁、V₂的内电阻，U₂是表V₂的某次适当的读数。

由此例可见，电压表作普通电阻使用是可以串联在电路中的。