判断电流表、电压表示数变化问题的基本思路和方法，本文主要内容关键词为：电流表论文,电压论文,基本思路论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
判断电流表、电压表示数变化问题是初中物理电学部分的一个重点和难点问题，这类问题的主要特点是利用滑动变阻器滑片的滑动或开关的通断改变电路中电阻大小或改变电路结构来实现电路中电流的变化，进而引起各用电器电压的变化；除此之外，电路故障也会导致电流表、电压表示数的变化。很多同学在遇到这类问题时往往判断不清电路结构，或是找不准电流表和电压表的测量对象，因而找不到解答问题的突破口，使问题变得纷繁复杂，束手无策。因此，我借助几例典型例题来谈谈判断电流表、电压表示数变化问题的基本思路和方法，供同学们参考。
解题基本思路
1.分析电路结构（包括开关的通断或电路故障引起的电路结构变化）及电流表、电压表的测量对象，画出等效电路图。具体方法如下：
首先，把电压表看成断路（所以先不必考虑电压表），把电流表看做一根导线，分析电路。
其次，开关闭合后，从电源正极出发，看电流分为几股，每股中有哪些元件，列出每一条回路。
最后，确定电表的测量对象，整理画出等效电路图。
2.根据滑动变阻器滑片的滑动情况或开关通断引起的电路结构变化判断电路中电阻的变化。
3.根据欧姆定律或相应物理规律判断电流表、电压表示数的变化情况。
一、变阻器阻值的变化引起电流表、电压表示数的变化
例1 请你判断如图1～5所示各电路中，闭合开关后，当滑动变阻器滑片向右滑动时，电流表、电压表的示数变化情况？
分析与解 根据解答这类问题的基本思路可知，要判断各电路中的电流表、电压表示数的变化，首先，判断清楚电路的基本结构，并确定出电流表、电压表的测量对象，这是判断电流表、电压表示数变化的突破口和最关键的一步。对于图1中的电路结构可按如下步骤分析：
①先将该电路中的电压表看做断路去掉；②从电源的正极出发，电流在A处分成两条通路，一条通路是：电源正极→灯泡L→开关→电源负极，另一条通路是：电源正极→电流表→滑动变阻器→开关→电源负极，因为电流有两条通路，所以灯泡和滑动变阻器并联。③因为从电源的正极出发经过电压表的第一个接点是C，之间经过滑动变阻器，到达第二个接点D，即在电压表的两个接点C、D之间包含的用电器是滑动变阻器，故电压表测的是滑动变阻器两端的电压；电流表与滑动变阻器串联，故电流表测通过滑动变阻器的电流。又因为灯泡与滑动变阻器并联，因此，电压表同时测灯泡两端的电压和电源电压。根据以上分析可画出图1的等效电路图，如图6所示。
我们可以类比判断图1电路结构的方法分别判断出另外四个电路图的电路结构以及电流表、电压表的测量对象。如图2中电阻R[，1]、R[，2]并联，电流表测通过R[，1]的电流，电压表测R[，1]、R[，2]两端的电压或电源电压；图3中电阻R[，1]、R[，2]串联，电流表测干路电流，电压表测R[，2]两端的电压；图4中变阻器的滑片将其分成电阻R[，AP]、R[，BP]两部分，且R[，AP]和R[，BP]并联，电流表测干路电流；图5中电压表连在滑片上，可以看做是断路，变阻器连入电路中的电阻就不会发生改变，故该电路就成两个定值电阻R[，1]、R[，2]串联，电压表测连入电压表之间的那段电阻值两端的电压。为了更清晰的分析电路，我们也可以根据以上分析画出每个电路的等效电路图（略）。
其次，根据变阻器滑片的滑动判断电路中电阻的变化，如图1、2、3中滑动变阻器滑片向右滑动时电阻变大；图4中滑片向右滑动时电阻R[，AP]变大，R[，BP]变小，而并联电路的总电阻一定比任意一个电阻都小，当滑片未滑到变阻器中点时，R[，AP]＜（1/2）R[，AB]，当滑片滑过中点后，R[，BP]＜（1/2）R[，AB]，只有当滑片滑到变阻器中点时，R[，AP]=R[，BP]=（1/2）R[，AB]。故电路中的总电阻在滑片滑到中点时最大，即电路中的总电阻先变大后变小；图5中的电压表连在滑动变阻器的滑片上，可以看做是断路，电流不能从变阻器滑片通过，只能通过变阻器的全部电阻线，则滑动变阻器就等于一个取其最大阻值的定值电阻。故电路中的总电阻始终保持不变，但连入电压表两接线柱之间的电阻随滑片向右滑动而变小。
最后，根据电路中电阻的变化及相关物理规律判断电流表、电压表示数的变化。如图1、2中电压表测电源电压，故无论变阻器怎样变化，电压表示数始终保持不变；由于图2中电流表测定值电阻的电流，故电流表的示数不受变阻器阻值变化的影响，也保持不变。而图1中电流表测通过变阻器的电流，当变阻器电阻变大时，根据欧姆定律可判断出电流表的示数会变小。图3中总电阻随变阻器电阻的增大而增大，根据欧姆定律可判断出电流表的示数变小，电压表的示数变大。由于图4中的总电阻先变大后变小，根据欧姆定律即可很简单的判断出电流表示数先变小后变大。由于图5中总电阻不变，根据欧姆定律可知电路中的电流保持不变，但连入电压表两接线柱之间的电阻变小，故电压表的示数也随之变小。
二、开关的通断引起电流表、电压表示数的变化
例2 如图7、8所示，当开关S[，1]、S[，2]由都闭合到开关S[，2]断开（开关S[，1]仍然闭合）的过程中，两电路图中的电流表和电压表会发生怎样的变化？
分析与解 第一步：当开关S[，1]、S[，2]都闭合时，图7中电流的流向图分别为：①电源正极→A[，1]→A[，2]→R[，1]→S[，1]→电源负极；②电源正极→A[，1]→R[，2]→S[，2]→电源负极。根据电流的通路可以简单的判断出此时电路为电阻R[，1]、R[，2]并联，电流表A[，1]测干路电流，电流表A[，2]测R[，1]的电流，电压表测各电阻两端的电压或电源电压；当开关S[，1]闭合，开关S[，2]断开时，电流的通路变为：电源正极→A[，1]→A[，2]→R[，1]→S[，1]→电源负极，则电路中只有电阻R[，1]，工作，电流表A[，1]、A[，2]都测通过电阻R[，1]的电流，电压表仍测电源电压；电路就变为如图9所示的电路。类比图7的分析过程可分析出图8中两开关同时闭合时，由于电阻R[，2]被开关S[，2]短接，只有电阻R[，1]起作用，电流表测通过R[，1]的电流，电压表V[，1]、V[，2]同时测电阻R[，1]或电源两端的电压；当开关S[，1]闭合，开关S[，2]断开时，电阻R[，1]、R[，2]串联，电流只有一条通路，电压表V[，1]测电阻R[，1]两端的电压，电压表V[，2]测电源电压。两种不同情况下的等效电路分别如图10、11所示。
图10
图11
其次，由于并联电路中一条电路的通断只对电路中总电阻产生影响，不影响其他支路电阻的变化，故当开关S[，2]断开后，图7中电阻R[，1]所在支路电阻不变，总电阻变大；图8中电路由只有电阻R[，1]工作变为电阻R[，1]、R[，2]串联，故总电阻变大。
第三步：由于图7中电源电压保持不变，并且电阻R[，1]所在支路电阻也不变，根据欧姆定律可知，电流表A[，2]示数不会改变；但由于电路中总电阻变大，电流表A[，1]测干路电流，故电流表A[，1]示数将变小；电压表测电源电压，不受电路中电阻变化的影响，故电压表示数始终保持不变。由于图8中不管开关S[，2]闭合还是断开，电压表V[，2]都是测电源电压，故电压表V[，2]示数始终保持不变；当开关S[，2]断开后，电路中的总电阻变大，根据欧姆定律即可判断出电流表示数会变小；电压表V[，1]测的是电阻R[，1]两端的电压，在开关S[，2]断开后，R[，1]的电阻值不变，根据欧姆定律的变形公式U=IR可知，电压表V[，1]的示数会变小。
三、电路故障引起电流表、电压表示数的变化
例3 如图12所示，开关S闭合后，灯泡L[，1]、L[，2]均发光，试分析出现下列故障时，电流表和电压表示数如何变化？
图12
（1）灯L[，1]的接线处出现短路；
（2）灯L[，1]的灯丝烧断。
分析与解 这类问题的解析方法跟以上两类问题的分析过程类似，先根据电路故障分析清楚电路出现故障后的电路结构和电流表、电压表的测量对象，画出等效电路图（略），然后再利用相关的物理规律进行分析。
（2）灯泡L[，1]的灯丝烧断时，便形成了如图13所示电路。由于电压表的电阻远大于灯泡L[，2]的电阻，由欧姆定律和分压特点得：电流表示数减小了，几乎为零；电压表示数变大，几乎等于电源电压。
图13
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