用试触法判断电流表内接和外接在实际应用中遇到的问题

用试触法判断电流表内接和外接在实际应用中遇到的问题曹秀琼钦州市第一中学摘要：伏安法测电阻是高中物理中非常重要的实验之一，而本实验在连接电路时首先需要判断电流表是内接还是外接，以此减少误差。判断时根据RA、RV、RX的大小关系可以知道电流表该内接还是外接。但有时候RA、RV、RX关系不确定时，这时就需要采用试触法判断电流表是内接还是外接。然而，实际应用当中会遇到各种问题，文章从实验的角度出发，以实验数据对比一些资料上的题目得出结论：在应用试触法判断电流表内接还是外接法时，“变化量与原来的比值”中原来的数值应该不管用哪次测量的数据都是可以正确判断出结果的。关键词：试触法电流表内接外接伏安法测电阻是高中物理中非常重要的实验之一，而本实验在连接电路时首先需要判断电流表是内接还是外接，以此减少误差。判断依据：当被测电阻值远大于电流表内阻即XARR时,用外接法。具体条件满足：XAVXRRRR即XVARRR，则电流表用内接；当被测电阻值远小于电压表内阻即XVRR时,用外接法。具体条件满足：XAVXRRRR即XVARRR，则电流表用外接。但有时候RA、RV、RX关系不确定时，则需要采用试触法判断电流表是内接还是外接。判断依据：将电路如图连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表的变化状况，（1）若电流表的示数有明显变化，说明电压表的分流作用较强，被测电阻是一个高阻值电阻，应选用电流表内接法，S应接b测量（2）若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用明显S应接a测量。在实际做题时比较哪个表示数变化明显不能简单的比较变化量U,I,而应该比较相对变化量即变化量与原来数据的比值UU,II。这样问题就来了，原来的量U和I究竟指哪次的测量量呢？先接a则原来量是aU，aI，而先接b那么原来量就是bU，bI。下面我们来看资料上的一道题目：［题目］用电流表（内阻约4Ω）和电压表（内阻约3kΩ）测量电阻R的阻值。分别将图甲和图乙两种测量电路连到电路中，进行多次测量。按照图甲所示电路某次的测量情况：电流表的示数是4.60mA，电压表的示数是2.50V；按照图乙所示电路某次的测量情况：电流表的示数是5.00mA，电压表的示数是2.30V。比较这两次测量结果，正确的说法是（）A．电阻的真实值更接近460Ω，且大于460Ω；B．电阻的真实值更接近460Ω，且小于460Ω；C．电阻的真实值更接近543Ω，且大于543Ω；D．电阻的真实值更接近543Ω，且小于543Ω解析一：比较甲，乙两图的电压读数，可知电压变化0.20UV，0.200.082.50UU，电流的变化0.40ImA，，可见，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，即说明所测电阻是一个大电阻，故应采取电流表内接法，即甲图测量的较准确，，此种解法测量值偏大故D正确.以上解法中若先测乙图再到甲图则原来量将变成5.00mA2.30V.0.200.092.30UU,0.400.085.00II.这样结果将和刚才所算得的完全相反。我们事先不可能知道要先触哪个位置，而且两个位置接的先后顺序不同导致了结果截然相反，这是不科学的。根据何崇荣老师的判断依据我们看解析二：何老师认为UU，II中的U和I应该是真实值。依此本题2.30UV，4.60ImA，那么0.200.092.30UU，0.400.094.60II。两个相对变化量完全相等，显然这也是不可能的。那么这道题是怎么回事呢？有没有出现这样的可能？还是数据设计的不合理呢？为了弄清楚这个问题，我设计了以下两个实验来验证试触法判断电流表内接外接。实验一：（1）器材学生电源（4-6V），电流表（0-200mA）AR约1欧,电压表（0-3V）VR=3k,滑动变阻器10，小灯泡1个xR约5（2）实验设计：（3）数据记录接a点接b点两次读数变化量变化量与第一次数据的比值变化量与第二次数据的比值U/V0.901.200.30.33aUU0.25bUUI/mA190.2189.30.90.0047aII0.0048bII（4）结论：两次不管试触哪点先，得到的结果都是电压表变化明显，说明电流表分压作用明显，因此用电流表外接法。这个实验是课本上的测小灯泡伏安特性曲线的实验，依据电流表内接外接的依据若xAVRRR则用外接，所以用试触法判断外接法是准确的。实验二:（1）器材学生电源（4-6V），电流表（0-200mA）AR约几欧,电压表（0-3V）约VR=3k,滑动变阻器10，待测电阻约100（2）实验设计（3）数据记录接a点接b点两次读数变化量变化量与第一次数据的比值变化量与第二次数据的比值U/V1.781.810.030.017aUU0.017bUUI/mA22.621.31.30.058aII0.061bII（4）结论：两次不管试触哪点先，得到的结果都是电流表变化明显，说明电压表分流作用明显，因此用电流表内接法。根据电流表内接和外接法的依据xAVRRR应该用外接法。从上面两个实验来看，前面的题目显然是数字设计不合理造成a,b试触先后不同结果就不同的问题。通过实验，可以看到不管是电流表内接还是外接在比较，哪个大的时候，若则，反之若必然有。因此我认为，在应用试触法判断电流表内接还是外接法时，“变化量与原来的比值”中原来的数值应该不管用哪次测量的数据都是可以正确判断出结果的。参考资料：[1]何崇荣.用试触法判断电流表内接和外接的依据[J].中学物理2011年7月[2]李万善.赋值不可随便，合情更要合理——谈试触法中电表示数设计[J].新课程（中学）2012年1期