電表讀數(shù)突然大增是什么問(wèn)題(電表讀數(shù)異常高怎么回事)

原標(biāo)題：《發(fā)表文章》電表讀數(shù)總是過(guò)高的原因分析及改進(jìn)（小）

號(hào)主注：新年伊始，物理高級(jí)公眾號(hào)聯(lián)盟擬推出“感謝粉絲，送厚禮”活動(dòng)計(jì)劃。作為聯(lián)盟成員，這個(gè)賬號(hào)非常欣賞這個(gè)活動(dòng)，并以我自己的方式回應(yīng)這個(gè)活動(dòng)，就是近期會(huì)推送這個(gè)賬號(hào)主發(fā)表的論文（CNKI上有）。根據(jù)聯(lián)盟的統(tǒng)一要求，“好力”（該賬號(hào)給出了賬號(hào)擁有者發(fā)表的論文，PDF版本）必須放在網(wǎng)盤(pán)中，以便朋友們可以直接下載。今天推送的論文是賬號(hào)主根據(jù)教學(xué)實(shí)際撰寫(xiě)的教學(xué)反思文章。本文的直接閱讀對(duì)象顯然是高中物理教師，但討論的例子具有典型性，而且高考中也考過(guò)類(lèi)似題型，所以也適合學(xué)生閱讀。因此，可以作為自主學(xué)習(xí)教材和教師備考參考資料推送給學(xué)生。

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將小量程電流表（靈敏電流表、表頭）改造為較大量程電流表或電壓表，是高中物理的重要教學(xué)內(nèi)容之一。改裝電表用標(biāo)準(zhǔn)電表校準(zhǔn)時(shí)，讀數(shù)可能與標(biāo)準(zhǔn)值不同。實(shí)際教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)總數(shù)過(guò)多或過(guò)少的現(xiàn)象。教師和學(xué)生還沒(méi)有全面分析造成這一現(xiàn)象的原因，改進(jìn)方法也比較模糊。本文對(duì)造成這一現(xiàn)象的可能原因進(jìn)行了全面分析。提出并評(píng)估了可行的改進(jìn)方法。筆者認(rèn)為，這一教學(xué)內(nèi)容可以作為學(xué)生的“研究課題”，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，培養(yǎng)科學(xué)精神和研究意識(shí)。

1電表的修改和校正原則

1.1檢流計(jì)

因此，要使用電流表測(cè)量被測(cè)電器的電流，必須將兩者串聯(lián)；要測(cè)量電壓，必須將它們并聯(lián)。一般電流測(cè)量范圍不能滿(mǎn)足測(cè)量需要，需要改裝成更大量程的電流表或電壓表。

理論上，只要分流電阻的實(shí)際值與理論值相同，改裝電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)后讀數(shù)就會(huì)相同。但分流電阻的實(shí)際值可能與理論值存在偏差，并且由于接觸電阻等不可控因素的影響，會(huì)導(dǎo)致改裝后的電流表讀數(shù)出現(xiàn)偏差。將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)表串聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)電路一一校準(zhǔn)各刻度標(biāo)記的電流值。這種操作在實(shí)踐中稱(chēng)為儀表校正。圖1顯示了修正結(jié)果。電路原理圖。

理論上，只要分壓電阻的實(shí)際值與理論值相同，改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)后讀數(shù)就會(huì)相同。但分壓電阻的實(shí)際值可能與理論值有偏差，接觸電阻無(wú)法控制的影響會(huì)導(dǎo)致改裝后的電壓表讀數(shù)出現(xiàn)偏差。將修改后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)表并聯(lián)（如圖2所示），調(diào)整電路，一一標(biāo)定各刻度標(biāo)記的電壓值。這是電壓表。更正。

2儀表讀數(shù)總是偏大（?。┑脑蚣案倪M(jìn)

2.1改造后電流表讀數(shù)始終偏高（?。┑脑蚣案倪M(jìn)

為了討論方便，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電流表由標(biāo)準(zhǔn)電流表和標(biāo)準(zhǔn)分流電阻R組成

標(biāo)記

修改時(shí)未考慮接觸電阻的影響。

圖1所示為校正電路原理圖。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電表和改裝電表的電流表都是標(biāo)準(zhǔn)的，并且所有參數(shù)都相同，表盤(pán)刻度也相同，那么改裝電表的讀數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)值稍大，說(shuō)明改裝電表電表的電流大于標(biāo)準(zhǔn)電表電流表的電流，而經(jīng)過(guò)改裝電表分流電阻的電流小于標(biāo)準(zhǔn)電表分流電阻的電流，因此得到R>R標(biāo)號(hào)。顯然，為了校正修改后的電表，必須進(jìn)一步并聯(lián)分流電阻。事實(shí)上，您還可以在電流表上串聯(lián)一個(gè)電阻，以減少流過(guò)電流表的電流。如果改裝電表的讀數(shù)始終略小于標(biāo)準(zhǔn)電表的讀數(shù)，則說(shuō)明流經(jīng)改裝電表的電流表的電流小于流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電表的電流表的電流，即通過(guò)。改進(jìn)電表分流電阻的電流大于標(biāo)準(zhǔn)電表分流電阻的電流，因此我們得到R

在改造設(shè)計(jì)中，也可能出現(xiàn)分流電阻的實(shí)際值與理論計(jì)算值一致，但由于電流表本身因素導(dǎo)致讀數(shù)出現(xiàn)偏差的情況。例如，電流表的內(nèi)阻實(shí)際值小于標(biāo)記值，導(dǎo)致流過(guò)電流表的電流較大，因此讀數(shù)較大。對(duì)于這種情況，有兩種改進(jìn)方法可以將流過(guò)電流表的電流降低到標(biāo)準(zhǔn)值：一是在電流表上串接一個(gè)電阻；二是在電流表上串接一個(gè)電阻。其次，并聯(lián)一個(gè)分流電阻。相反，如果讀數(shù)太小，改進(jìn)方法是在分流電阻上串聯(lián)一個(gè)小電阻，以減少分流電流。

上述分析可歸納于表1中。當(dāng)改裝后的電流表讀數(shù)過(guò)大時(shí)，有兩種改進(jìn)方法。但作為電流表，其內(nèi)阻越小，對(duì)被測(cè)電路的影響就越小。因此，改裝后的電流表內(nèi)阻較大。該校正方法并不可取，但使內(nèi)阻更小的校正方法是更優(yōu)選的。表1中附有改進(jìn)方法的評(píng)價(jià)。

2.2修改后電壓表讀數(shù)總是過(guò)高（小）的原因及改進(jìn)

修改后的電壓表的校正電路圖如圖2所示。鑒于篇幅限制，對(duì)于修改后的電壓表讀數(shù)總是過(guò)大(小)的原因的分析和改進(jìn)不再詳細(xì)描述。請(qǐng)參見(jiàn)表2。

3儀表改造造成讀數(shù)偏差的其他原因

改進(jìn)型電流表由電流表與分流電阻并聯(lián)組成，改進(jìn)型電壓表由電流表與分壓電阻串聯(lián)組成。在實(shí)際教學(xué)中或在高中物理試題中，默認(rèn)以電流表為標(biāo)準(zhǔn)，造成讀數(shù)偏差的誤差原因均歸結(jié)為分流（電壓）電阻，有利于分析和驗(yàn)收。事實(shí)上，振鏡本身的因素也可能造成偏差。以電磁檢流計(jì)為例，檢流計(jì)內(nèi)部磁鐵的磁性、扭簧的彈力、線(xiàn)圈的有效長(zhǎng)度等因素的變化都會(huì)造成讀數(shù)偏差。

但進(jìn)一步分析，這些因素都可以轉(zhuǎn)化為并聯(lián)（電壓）電阻的等效處理?！斐呻娏鞅碜x數(shù)太大（小）可以相當(dāng)于分流電阻太大（?。?；造成電壓表讀數(shù)過(guò)大（小）。），可以相當(dāng)于分壓電阻太小（大）。從這個(gè)意義上說(shuō)，在高中物理教學(xué)中，默認(rèn)所有電表的標(biāo)準(zhǔn)電流表是合理的。

四、教學(xué)建議

在實(shí)際教學(xué)中，一些喜歡動(dòng)腦筋的學(xué)生會(huì)對(duì)電表讀數(shù)總是偏大（小）的原因做發(fā)散性的分析。因此，他們也有一種固定思維，認(rèn)為根據(jù)不同的原因，改進(jìn)的方法也會(huì)有所不同。然而，在試題中，總是默認(rèn)單一的改進(jìn)方法，因此很難找出解決方案。

當(dāng)這些學(xué)生提出問(wèn)題時(shí)，很多老師因?yàn)樗伎疾缓?，不知道如何回答學(xué)生，甚至認(rèn)為他們的問(wèn)題“離經(jīng)叛道”而忽視。顯然，這樣的教學(xué)處理很容易挫傷學(xué)生的質(zhì)疑精神。批判意識(shí)和創(chuàng)新能力。

因此，建議教師引導(dǎo)這些學(xué)生充分發(fā)揮發(fā)散思維能力，尋找閱讀偏差的各種可能原因，針對(duì)閱讀總是偏大（?。┑脑蛱峁└倪M(jìn)方法。這個(gè)時(shí)候，學(xué)生們肯定會(huì)感到驚訝。——雖然原因不同，但改進(jìn)方法是一樣的。然后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象提出“合理”的解釋?zhuān)罱K認(rèn)識(shí)到所有這些影響因素都可以轉(zhuǎn)化為并聯(lián)（電壓）電阻的等效處理。在這個(gè)思維過(guò)程中，一方面鍛煉了“發(fā)散思維聚合思維”的高級(jí)思維能力；另一方面，對(duì)“等值法”重要研究思想的作用和意義有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

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