初高中与电压表有关的应用知识。
第一,为什么电压表串联接入电路中,电流表无示数,小灯泡不亮,电压表的读数约等于电源的电压。
在初中测量小灯泡电阻的物理实验中,实验电压一般是两节干电池,电压为3伏特。假如滑动变阻器处于最小值位置,忽略灯泡的电阻,上述电压表的内阻,接15伏特的大量程为500欧姆,我们来计算一下电路中的电流值:3伏特/500欧姆=0.006安培,小于实验室中电流表的最小分度值0.02安培,也就是说电流表的指针基本上没有动(指示)。这样小的电流,小灯泡也不可能发光的。
电压表的读数为什么约等于电源的电压?用分压原理解释最好,假如滑动变阻器处于最大值50欧姆的位置,忽略灯泡的电阻和不忽略灯泡的电阻结果都差不多,设小灯泡的电阻10欧姆,则3伏特的电源电压,被500欧姆的电压表和60欧姆(50欧姆 10欧姆)的电阻分压,电压表与电阻的分电压比为500:60=50:6=25:3,即电压表分得电压值等于2.7伏特,约等于电源电压值。
第二,在高中物理中,电压表串联接入电路可以用来测量高值电阻。此时,电压表被当作一个可以读出电压值的用电器。举一例。
在进行某些电学测量时,把电压表看成能显示其两端电压的大电阻,将它与一个阻值很大的待测电阻RX串联接入电路,根据电压表的示数可以测出Rx的阻值。如上图所示的电路中,电压表的内阻Rv=20kΩ,量程为150V,最小分度值为5V,电源的电压U=110V,当电压表的示数为50伏特时。求待测电阻RX的阻值。若将RX换成阻值约为20Ω的小电阻,用这种方法能否准确测出它的阻值吗?过程略。
第三,伏安法测电阻的内接法和外接法的理解。举一例。
上图甲为常用的“伏安法测电阻”实验电路的一部分,属于外接法,主要用于测量电压表的内阻远大于被测电阻 Rx阻值的电路。由于经过电压表的电流很小,可以忽略,根据电压表和电流表数值算出的 Rx 阻值,近似等于Rx的实际阻值。如果不能忽略通过电压表的电流,设电压表的电阻为 R0 ,图甲所示电路可以等效为图乙。设此时的电压表读数为 U ,电流表读数为 I 时, 请你计算Rx的实际阻值。