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监利补习中心 电压表是高中物理实验的常用仪表之一，也是常考的仪表之一，考查中经常会出现电压表仪器的选择，有时是两块电压表直接供选择，有时则要采用适当的变形，改装成新的“电压表”后再选择. 以下是高中物理实验中常用的替代“电压表”的归纳.
一、电流表替代电压表
例1 从下列的器材，设计一电路来测量电流表[A1]的电阻[r1]，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据. 器材如下：
待测电流表[A1]：量程10mA，待测内阻[r1]约为40Ω；电流表A2:量程500μA，内阻[r2]=750Ω；电压表V：量程10V，内阻[r3]=10kΩ；电阻[R1]：阻值约为100Ω，作保护电阻用；滑动变阻器[R2]：总电阻约为50Ω；电池[E]：电动势1.5V，内阻很小；开关K导线若干.
[图1]
解析 估算电流表[A1]的两端最大电压[U1=I1r1=]0.4V，若用电压表V测电流表[A1]的两端电压，电压表量程太大，使测量产生很大的误差，故不能用电压表. 但已知内阻的电流表可作电压表使用，题中电流表[A2]内阻[r2]已知，其两端的最大电压[U2=I2r2=]0.375V，和[U1]差不多，故可用电流表替代电压表测电压，题中又要求测多组数据，故控制电路采用分压式，则实验电路原理图如图1所示. （图中[R1]为保护电阻，方便滑片调节）
点评 当题中没给电压表或电压表不符合解题要求时，可以用已知内阻的电流表替代“电压表”测电压.
二、定值电阻替代电压表
例2 某待测电阻[Rx]的阻值在80Ω~100Ω之间，现要测量该电阻的阻值，实验室提供如下器材：
A. 电流表A1(量程90mA、内阻[r1]=90Ω);
B. 电流表A2(量程15mA、内阻[r2]=30Ω);
C. 电流表A3(量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω);
D. 电压表(量程15V、内阻约为20kΩ);
E. 定值电阻[R0]=20Ω；
F. 滑动变阻器，最大阻值约为10Ω；
G. 电源[E](电动势1.5V)；
H. 开关K、导线若干.
（1）在上述提供的器材中，要完成此实验，应选用 （填字母代号）.
（2）测量要求电表读数不得小于其量程的三分之一，请画出实验的电路原理图（图中元件用题中相应的英文字母标注）.
解析 （1）由于题中所给电压表和电流表A3的量程太大，故不能使用，但已知[R0]和A1、A2的内阻，可以用这些仪器替代电压表测电压. 若单独用电流表替代电压表，由于A2的量程比A1的小，A2只能放在支路和[Rx]并联，A1串联于干路中，其测量电路只能是图2甲所示，当A2的示数满偏时，流经A1的示数约为20mA，还没到其量程的三分之一，故不能单独用电流表替代；若用电流表和定值电阻串联替代电压表，由于表A1、A2的量程大小关系，只能是A2和[R0]串联再和[Rx]并联，A1串联于干路中，其测量电路只能是图2乙所示，当A2的示数满偏时，流经A1的示数约为22mA，还没到其量程的三分之一，故不能用电流表和定值电阻串联替代电压表. 只能单独用定值电阻替代电压表测电压，由于表A1、A2的量程大小关系，测量电路只能是A2和[Rx]串联再和[R0]并联，A1串联于干路中，又因滑动变阻器的最大阻值较小，故控制电路采用分压式，选用的仪器为A、B、E、F、G、H.
[甲][图2][乙]
（2）其实验电路原理图如图3所示.
[图3]
点评 定值电阻也能替代“电压表”测导体两端的电压，但一定要用其它的仪器测出流经它的电流.
三、电流表串联定值电阻替代电压表
例3 现要测量某一待测电阻[Rx]的阻值，给定的器材有：
A. 待测电阻[Rx]：阻值约为200Ω；B.电源[E]：电动势约为1.5V，内阻可忽略不计；C.电流表A1:量程为0~10mA,内电阻[r]=20Ω;D.电流表A2：量程为0~20mA,内电阻约为8Ω；E.定值电阻[R0]：阻值[R0]=80Ω；F.滑动变阻器[R]：最大阻值为50Ω；G.单刀单掷开关K，导线若干.
为了测量电阻[Rx]，请设计实验电路原理图，要求测量结果尽量准确且在实验过程中电表的示数从零开始变化.
解析 由于题中没有给电压表，需要用其它器材间接测电压，若用电流表A1单独测电压，A2一定要接入干路，当A1指针满偏时，电流表A2的指针大约在其中央；当电流表A1示数为6mA时，电流表A2的示数大约是7mA，这种情况测量范围太小，不可取. 若单独用定值电阻[R0]测电压，需要将A1与[Rx]串联，A2接入干路，这种情况的测量范围同样也很小，也不可取. 只能采用电流表串联定值电阻替代电压表测电压，又因电表示数要从零开始变化，故控制电路只能是分压式，则实验电路的原理图如图4所示.
[图4]
点评 在没有电压表的情况下，可以用已知内阻的电流表串联定值电阻后替代“电压表”测电压.
四、电压表串联定值电阻替代电压表
例4 用下列器材，测定小灯泡的额定功率：A. 待测小灯泡：额定电压6V、额定功率约为3W；B. 电流表：量程0.6A、内阻约为0.5Ω；C. 电压表:量程3V、内阻5kΩ；D. 滑动变阻器R：最大阻值20Ω、额定电流1A；E. 电源：电动势10V、内阻很小；F. 定值电阻[R0]=10kΩ；G. 开关一个，导线若干；要求画出实验电路图.
解析 电压表的量程小于小灯泡的额定电压，但是电压表的内阻已知，说明可以用电压表串联定值电阻替代电压表测电压；又因为小灯泡的额定电流为0.5A，电阻为12Ω，电源电动势为10V,滑动变阻器[R]的最大阻值20Ω，故控制电路采用限流式. 则实验的电路原理图如图5所示.
[图5]
点评 当电压表的量程较小，且在其内阻已知的情况下，可以在它的基础上再串联一定值电阻替代大量程的“电压表”测电压.
可见，替代“电压表”测电压的关键，是已知电表的内阻并测出流经定值电阻的电流，再利用串、并联电路的特点计算出导体两端的电压.
一、电流表替代电压表
例1 从下列的器材，设计一电路来测量电流表[A1]的电阻[r1]，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据. 器材如下：
待测电流表[A1]：量程10mA，待测内阻[r1]约为40Ω；电流表A2:量程500μA，内阻[r2]=750Ω；电压表V：量程10V，内阻[r3]=10kΩ；电阻[R1]：阻值约为100Ω，作保护电阻用；滑动变阻器[R2]：总电阻约为50Ω；电池[E]：电动势1.5V，内阻很小；开关K导线若干.
[图1]
解析 估算电流表[A1]的两端最大电压[U1=I1r1=]0.4V，若用电压表V测电流表[A1]的两端电压，电压表量程太大，使测量产生很大的误差，故不能用电压表. 但已知内阻的电流表可作电压表使用，题中电流表[A2]内阻[r2]已知，其两端的最大电压[U2=I2r2=]0.375V，和[U1]差不多，故可用电流表替代电压表测电压，题中又要求测多组数据，故控制电路采用分压式，则实验电路原理图如图1所示. （图中[R1]为保护电阻，方便滑片调节）
点评 当题中没给电压表或电压表不符合解题要求时，可以用已知内阻的电流表替代“电压表”测电压.
二、定值电阻替代电压表
例2 某待测电阻[Rx]的阻值在80Ω~100Ω之间，现要测量该电阻的阻值，实验室提供如下器材：
A. 电流表A1(量程90mA、内阻[r1]=90Ω);
B. 电流表A2(量程15mA、内阻[r2]=30Ω);
C. 电流表A3(量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω);
D. 电压表(量程15V、内阻约为20kΩ);
E. 定值电阻[R0]=20Ω；
F. 滑动变阻器，最大阻值约为10Ω；
G. 电源[E](电动势1.5V)；
H. 开关K、导线若干.
（1）在上述提供的器材中，要完成此实验，应选用 （填字母代号）.
（2）测量要求电表读数不得小于其量程的三分之一，请画出实验的电路原理图（图中元件用题中相应的英文字母标注）.
解析 （1）由于题中所给电压表和电流表A3的量程太大，故不能使用，但已知[R0]和A1、A2的内阻，可以用这些仪器替代电压表测电压. 若单独用电流表替代电压表，由于A2的量程比A1的小，A2只能放在支路和[Rx]并联，A1串联于干路中，其测量电路只能是图2甲所示，当A2的示数满偏时，流经A1的示数约为20mA，还没到其量程的三分之一，故不能单独用电流表替代；若用电流表和定值电阻串联替代电压表，由于表A1、A2的量程大小关系，只能是A2和[R0]串联再和[Rx]并联，A1串联于干路中，其测量电路只能是图2乙所示，当A2的示数满偏时，流经A1的示数约为22mA，还没到其量程的三分之一，故不能用电流表和定值电阻串联替代电压表. 只能单独用定值电阻替代电压表测电压，由于表A1、A2的量程大小关系，测量电路只能是A2和[Rx]串联再和[R0]并联，A1串联于干路中，又因滑动变阻器的最大阻值较小，故控制电路采用分压式，选用的仪器为A、B、E、F、G、H.
[甲][图2][乙]
（2）其实验电路原理图如图3所示.
[图3]
点评 定值电阻也能替代“电压表”测导体两端的电压，但一定要用其它的仪器测出流经它的电流.
三、电流表串联定值电阻替代电压表
例3 现要测量某一待测电阻[Rx]的阻值，给定的器材有：
A. 待测电阻[Rx]：阻值约为200Ω；B.电源[E]：电动势约为1.5V，内阻可忽略不计；C.电流表A1:量程为0~10mA,内电阻[r]=20Ω;D.电流表A2：量程为0~20mA,内电阻约为8Ω；E.定值电阻[R0]：阻值[R0]=80Ω；F.滑动变阻器[R]：最大阻值为50Ω；G.单刀单掷开关K，导线若干.
为了测量电阻[Rx]，请设计实验电路原理图，要求测量结果尽量准确且在实验过程中电表的示数从零开始变化.
解析 由于题中没有给电压表，需要用其它器材间接测电压，若用电流表A1单独测电压，A2一定要接入干路，当A1指针满偏时，电流表A2的指针大约在其中央；当电流表A1示数为6mA时，电流表A2的示数大约是7mA，这种情况测量范围太小，不可取. 若单独用定值电阻[R0]测电压，需要将A1与[Rx]串联，A2接入干路，这种情况的测量范围同样也很小，也不可取. 只能采用电流表串联定值电阻替代电压表测电压，又因电表示数要从零开始变化，故控制电路只能是分压式，则实验电路的原理图如图4所示.
[图4]
点评 在没有电压表的情况下，可以用已知内阻的电流表串联定值电阻后替代“电压表”测电压.
四、电压表串联定值电阻替代电压表
例4 用下列器材，测定小灯泡的额定功率：A. 待测小灯泡：额定电压6V、额定功率约为3W；B. 电流表：量程0.6A、内阻约为0.5Ω；C. 电压表:量程3V、内阻5kΩ；D. 滑动变阻器R：最大阻值20Ω、额定电流1A；E. 电源：电动势10V、内阻很小；F. 定值电阻[R0]=10kΩ；G. 开关一个，导线若干；要求画出实验电路图.
解析 电压表的量程小于小灯泡的额定电压，但是电压表的内阻已知，说明可以用电压表串联定值电阻替代电压表测电压；又因为小灯泡的额定电流为0.5A，电阻为12Ω，电源电动势为10V,滑动变阻器[R]的最大阻值20Ω，故控制电路采用限流式. 则实验的电路原理图如图5所示.
[图5]
点评 当电压表的量程较小，且在其内阻已知的情况下，可以在它的基础上再串联一定值电阻替代大量程的“电压表”测电压.
可见，替代“电压表”测电压的关键，是已知电表的内阻并测出流经定值电阻的电流，再利用串、并联电路的特点计算出导体两端的电压.