例题 01 电压表的读数与初始指针 知识清单仪器题
题目
如图所示,图甲中电压表的分度值为____ V,读数为____ V;若使用前出现如图乙所示的情况,则原因是____。


答案与解析
解析
甲接15 V端,0到5 V之间10格,每格0.5 V。指针在10 V之后3格,读11.5 V。乙发生在使用前,说明指针未校零;不是通电后因接反而反偏。
本题结论
0.5 V;11.5 V;没有调零。
约 3486 字大约 12 分钟
电压表比较的是两个接点,不是附近某一个元件。把表的两端沿导线追清,再谈它测了谁,往往比凭图形位置猜更可靠。
电源提供电压,使电荷能够定向移动。电压用U表示,单位为伏特V。应说“灯泡两端电压”或“A、B两点间电压”,不能只说孤立的某一点有多少电压。
水压可以推动水流,但还需要通路;电压推动电荷的作用也可作类似理解。在本章普通直流电路中,有电压而通路断开,仍不能形成持续电流。类比只能帮助理解,不能代替实际接线判断。
1kV=1000V;1V=1000mV;1mV=1000μV。
| 教材中的对象 | 常见电压 |
|---|---|
| 一节普通干电池 | 约1.5 V |
| 一只铅蓄电池单格 | 约2 V |
| 常见手机电池的标称电压示例 | 约3.7 V,具体看型号标注 |
| 我国家庭交流电路 | 通常220 V,不用于本章学生接线实验 |
“安全电压”不能理解成某个数值在任何潮湿、接触和器材条件下都保证安全。教材低压实验也应按教师及器材要求操作,不以触摸来检验电压。
电压表电阻很大,正常接入时,通过它的电流很小,一般可忽略它对主电路的影响。它要跨接所测两点,不是串入用电器的唯一供电通路。
| 图示常用量程 | 接线柱 | 分度值 |
|---|---|---|
| 0~3 V | 负端与3端 | 0.1 V |
| 0~15 V | 负端与15端 | 0.5 V |
使用前检查并调零;正端接较高电势侧。不能超过所选量程,范围不明时先按要求选择较大量程。确认不超限后,较小量程通常更利于读数。改线前断开开关。
电压表可在允许量程内跨接电源两端测源电压,电流表不能照搬这种接法。
电压表引线可以沿完好理想导线、闭合开关或理想电流表移动,不改变所测的两个节点;不能跨过电源、用电器、电压表或断开的开关。

按图中开关闭合后的工作状态分析:b点一侧遇到灯泡和电源,不能继续跨元件滑动;a点沿闭合外围导线可移到c点,因而电压表跨在b、c之间。
“去源法”可在纸上辅助检查:把电源所在位置断开,观察表与哪部分组成回路。但最终仍应核对两个节点,不实际拆线、短接电源来试。
先看端子选量程,再数小格。发现指针偏离零点时,还要区别“使用前尚未接入”与“通电测量中反偏”,原因不能混用。
题目
如图所示,图甲中电压表的分度值为____ V,读数为____ V;若使用前出现如图乙所示的情况,则原因是____。


解析
甲接15 V端,0到5 V之间10格,每格0.5 V。指针在10 V之后3格,读11.5 V。乙发生在使用前,说明指针未校零;不是通电后因接反而反偏。
本题结论
0.5 V;11.5 V;没有调零。
先标两个接点,再沿理想导线合并节点。若引线一侧遇到电源,不能跨过去,把测量对象强行改成电源另一侧的灯。
题目
如图所示的电路中,当开关 S 闭合时,电压表测的是
( )
A. L1 两端的电压
B. L2 两端的电压
C. L1 和 L2 两端的总电压
D. 电源和 L1 两端的总电压

解析
表的左右两端分别与L₁两端属于同一对节点,所以测L₁电压。不能跨过电源去称作L₂两端,也没有跨两灯串联的总端点。表画在电源附近并不等于测电源。
本题结论
A。
先读清故障范围。允许两处故障时,不能套只适用于单故障的口诀;将每个选项的短路改成导线、断路改成缺口,再分别检查两次测量。
题目
如图为简单的串联电路,电源电压为 6V ,闭合开关 S 后,两灯均不亮,用电压表测得 L1 两端的电压为零, L2 两端的电压为 6V ,故电路故障可能为 ( )

A. L1 和 L2 均短路
B. L1 和 L2 均断路
C. L1 断路, L2 短路
D. L1 短路, L2 断路
解析
A两灯都短路,两次跨灯均跨导线,不能得到L₂为6 V。B两灯都断开,跨一灯时另一处仍断,表不能接到电源两极。C为L₁断、L₂短,跨L₁应读6 V,与题相反。D为L₁短、L₂断:跨L₁是零,跨L₂时表经完好连接接电源两极,为6 V,全部符合。
本题结论
D。
以下为《知识清单》的方法图对照,不是待作答的空白受力图或电路图;有省略或工作状态条件时,紧接图逐项说明。

原图把S画在断开位置;本方法示例明确分析S闭合后的工作状态。外围闭合导线把L₁左端与L₂右端连成同一节点,V的两端实际跨L₂。不能沿仍断开的开关当作导线滑动,也不能把原表的工作结论无条件套到断开状态。

同样明确S闭合。V₁跨L₁、L₂的整个串联段,等于电源两端电压;V₂从两灯中点接到L₂另一端,测L₂电压。S断开后供电节点关系改变,不再无条件使用上述工作解释。

明确S闭合后,上方导线把左侧节点接到L₂右端。V₁实际跨L₂,V₂实际跨L₁;它们不是按“左表测左灯”配对。图中保留原断开符号,所用闭合状态以本段文字为条件。
错法: 把电压和电流当成同一个现象,认为一有电压就有持续电流。
纠正: 还要有闭合导电路径。电池两端可以有电压,而外电路断开时没有持续电流。
题目
在本章普通有电阻的直流供电电路中,关于整个供电回路的电压与持续电流,下列说法错误的是哪一项?
A. 电源是提供电压的装置。 B. 电压是推动电荷形成电流的原因。 C. 有驱动电压,就一定有持续电流,不必考虑通路。 D. 要维持这种回路中的持续电流,需要相应的驱动电压。
解析
在所给普通电路范围,电源提供驱动电压;但有电压不等于导电路径闭合,所以C错误。其余三项在题目限定的普通有电阻供电电路模型中成立,不把D推广到理想零电阻导线两端或超导持续电流等不同模型。
本题结论
C。
错法: 电压表跨L₁且读零,就只选L₁短路。
纠正: 还可能是外部供电路径断开。表能否通过完好路径连到电源两极,必须一起检查。
题目
(多选)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关后发现电压表无示数,假设电路中只有一个元器件发生故障,则故障的原因可能是()

A. 灯泡 L1 短路
B.灯泡 L2 短路
C.灯泡 L1 断路
D.灯泡 L2 断路
解析
A使L₁两端近似同电势,表为零。D使L₂断开,表与电源的供电连接被切断,也可为零。B短接L₂后表仍测L₁非零电压;C断开L₁时表经完好L₂接到电源两极,可有接近源电压的示数。因此A、D都不能删。
本题结论
AD。
电压表跨断口、且经其余完好元件连接电源两极时,仍可有明显示数。因为表的电阻很大,主路电流极小,灯仍可能不亮,电流表也近似没有示数。
题目
按图示低压电路中仅一处所列故障分析;选项D的接触不良按完全断路处理。如图所示的电路,闭合开关,两个灯泡都不发光,电流表没有示数,电压表指针有明显偏转。则故障可能是 ( )

A.灯泡 L1 的灯丝断了
B.电流表内部出现断路
C.灯泡 L2 的灯丝断了
D.电源接线处接触不良
解析
A使L₁断开,灯不亮、主电流表近零,而电压表仍可经完好L₂、电流表和开关接电源两极,符合。B、C或题设按断路处理的D,都会切断电压表连接电源的路径,与明显偏转不符。
本题结论
A。