電流表和電壓表作為兩種測(cè)量?jī)x表,在電學(xué)中有著舉足輕重的作用。然而卻是很多學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)中的難點(diǎn),今天耕語君就來說說這兩個(gè)神秘的電表。
測(cè)電流時(shí),將電流表和用電器串聯(lián):電流表的電阻非常小,幾乎可以忽略不計(jì),所以電流表的接入對(duì)電路中電流的影響非常小,幾乎可以忽略不計(jì)。此時(shí)電流表和用電器公用同一股電流,所以電流表測(cè)自身電流的同時(shí)也測(cè)出了通過用電器的電流。所以將電流表和用電器串聯(lián)即可在不影響電路中電流大小的情況下測(cè)出通過用電器的電流。
測(cè)電壓時(shí)將電壓表和用電器并聯(lián):如圖1所示,黃色線條表示電流從正極流向負(fù)極的路徑。當(dāng)我們?cè)谟秒娖鱈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表之后,如圖2所示。電壓表的電阻非常大,幾乎不能讓電流流過( 也就是說,電壓表雖然介入電路,但是幾乎不分流)。所以電流從電源正極流向負(fù)極的路徑如圖3中藍(lán)色線條所示。對(duì)比圖1和圖3發(fā)現(xiàn)電壓表的接入并沒有改變電路中電流的路徑。換句話來說,就是電壓表的接入并沒有對(duì)原有的電路產(chǎn)生影響。根據(jù)并聯(lián)電路中的電壓規(guī)律:并聯(lián)電路中各支路的電壓相等(通俗的來講,就是當(dāng)兩個(gè)用電器并聯(lián)時(shí),公用同一個(gè)電壓),所以此時(shí)電壓表和用電器L兩端的電壓相等。也就是說,電壓表的讀數(shù)既代表電壓表兩端的電壓,又代表用電器L兩端的電壓。因此將電壓表和用電器并聯(lián)就可以在不影響原電路的情況下測(cè)出用電器兩端的電壓。
分析電路時(shí),將電流表看作導(dǎo)線,將電壓表看作斷路:鑒于電流表電阻非常小,電壓表電阻非常大的特點(diǎn),分析電路時(shí)我們通常先將電流表看作一根導(dǎo)線,將電壓表看做斷路。電路經(jīng)過這樣的處理之后,電路會(huì)變得更加簡(jiǎn)單明了,用電器之間的串并聯(lián)關(guān)系也就更加清晰,這是我們正確分析電路的基礎(chǔ)。
電流表不能不經(jīng)過用電器而直接接在電源兩端,但電壓表可以。前面我們反復(fù)地提到,電流表的電阻非常小,幾乎可以忽略不計(jì)。因此,當(dāng)把電流表不經(jīng)過用電器而直接接在電源兩端時(shí),電路中的電流會(huì)非常大,甚至燒壞電流表和電源。相反,電壓表的電阻比較大,所以當(dāng)將電壓表直接接在電源兩端時(shí),電路中的電流比較小,不會(huì)損壞電源和電壓表。此時(shí),電壓表的示數(shù)為電源電壓,如圖4所示。
電流表并聯(lián)會(huì)導(dǎo)致用電器短路;電壓表串聯(lián),相當(dāng)于用電器斷路。測(cè)電流時(shí)電流表應(yīng)當(dāng)和用電器串聯(lián),如果不小心將電流表和用電器并聯(lián),如圖5所示,相當(dāng)于用一根導(dǎo)線直接把小燈泡L1的正負(fù)接線柱接在一起,即短路,此時(shí)電路中有電流,但不流過L1,所以L1不發(fā)光。此時(shí),小燈泡L2起到了保護(hù)電路的作用,否則電源也將短路。電壓表應(yīng)當(dāng)和用電器并聯(lián),如果不小心將電壓表和用電器串聯(lián),如圖6所示,此時(shí)電路中電阻過大會(huì)導(dǎo)致電流過小。最終結(jié)果是:第一,用電器不能正常工作;第二,因?yàn)樘幵谕窢顟B(tài),所以電壓表的示數(shù)等于電源電壓。
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