电流表原理图高中-电流表原理高中应用
电流表是初中物理实验课里最常见的家伙,它长得像个个小方块,外壳一般是黑漆漆的,中间有个“0"的刻度盘,周围是一圈密密麻麻的指针和数字。它最让人头疼的地方不在于如何读那个指针指在哪,而在于明明手里拿着的是个万用表,随手往电流表一夹,结局电压表直接“炸”了——这可不是小说情节,是真形成过的惨剧。 为啥大家总劝你别碰电流表?出于它是专门为测直流电流设计的,而现代实验课里,电压表、螺旋测微器、刻度尺、秒表……哪样不是你要用的?要是把电流表硬塞进电压表的位置,要么随意往电路里塞,轻则指针疯狂乱窜,重则元件瞬间报废。
那会儿有老光棍,为了省那点钱,把电流表当电压表用,结局只有一下子烧了个铝壳,剩下的钱全花在了买新表上。目前好了,买新表比修个铝壳便宜,但原理课得讲清楚死的常识。 电流表实际上是根据法拉第电磁感应定律发明的。
实际上原理挺好办,就是一个线圈在磁场里转动,切割磁感线形成电流,然后把这个电流通过刻度盘上的金属丝和电阻,把机械运动变成数字显示。
这玩意儿是个“电流源”,它自己也就喜爱工作,喜爱电流,厌恶电压。
要是你给它加个电压,它不仅要抵抗这个电压,还得持续消耗电磁能。
这就好比你给一个渴望喝水的瓶子装满了水,它拼命往外喷;要是你往瓶子里打气,它反而可能吐出更多水,要么根本出不来。 在高中物理实验里,电流表可是主角,也是反派。主角自然是用来测量电流,毕竟电流是电流动的产物,哪位想让它流动哪位倒霉。但今天我要吐槽的是那个常被误用的“电流表 + 电压表 = 短路炸弹”的套路。 我们常说的“电流表内阻挺小”,这听起来挺保险,出于电流表本来就是测电流的,电流表串联进去,把电路的电压降拉得够小,大电流才能通。可你要是把它当电压表用,串联在电压表的位置,它的高内阻把电压表“撑”到了接近无穷大的位置,电压表根本睁不开眼,读数直接滑到零。
这时候,电流表的小内阻变成了电压表的大内阻,电压表直接没得测了,只能当作电流表用,结局测出来的数值是电流,而不是它该测的电压。
这逻辑忒颠了,简直气死物理学生。 还有个更扎心的例子,比如测量电源电压的时候。你直接把电流表并联在电源和开关、灯泡串联的电路里。电流表的内阻极小,相当于给你自己搭了一条通往负极的免费大路。大电流顺着这条路直接冲进去,流过电流表,再飞回电源负极,形成了一个微型的回路。
这时候,电流表不仅测的是它自己的电流,还“顺路”把电源的电压给测了。别看电流表挺大,但电源电压别看小,两相乘起来可能还不如一个一般/平平灯泡的功率大。
这逻辑鬼才,结局就是电流表被烧坏了,电源还正常。
更有甚者,要是电流表量程选小了,要么电压表量程选小了,直接把正负极搭在一起,火花四溅,空气分子都被炸跑了。 像老光棍那种烧铝壳的案例,实际上原理就在那儿,就是短路了。
那铝壳外面包着绝缘层,电流绕过绝缘层,直接从正负极钻进去,在内部形成了电流回路。电流表内阻小,它只是那个回路的负极,没被烧。可要是电压表内阻大,那个回路里电流就小,电压表就被“硬控”成电流表,电压表就炸了。
故此别想自然地当作电流表比电压表保险,哪个专业用哪个,才是硬道理。 在实验课上,电流表一般要选两个量程,一大一小。一大量程能测大电流,比如几安培就连几十安培,但指针偏转角度小,读数不准,得乘以倍率;小量程测小电流,比如毫安级别,指针偏转大,读数准。大量学生一进场,就把电流表量程选成最大,然后直接去测电池组电压。电池组电压几伏特,电流表能招,但指针根本动不了,读数全是“0"。
这时候,电流表就真成了个“死物”,不仅没数据,还出于内部线圈在空转而发热,就连可能冒烟。 还有时候,电流表串联进灯泡电路,灯泡“啪”地一声灭了,电流表也可能跟着“动”了一下但没读数,要么读数异常。
这是出于灯泡电阻不稳定,电流表内阻和灯泡电阻共同分担电压,电流表读数就是灯泡两端电压,不是电流。
这时候把电流表拆下来,重新串联进灯泡回路,读数就恢复正常了。
这种操作要是换成了电压表,那电压表就被“硬控”成电流表了,电压表根本测不到它的读数。 电流表的设计初衷就是“喜静恶动”。它内部有长线圈,磁场挺强,一旦加上直流电流,线圈就稳稳地转起来,形成电压。
要是给它加上交流电,线圈就跟着电波跳舞,内部温度急剧升高,线圈还能不了电,这就是你看到的指针疯狂乱摆、线圈发烫的缘由。
要是你给电流表加了交流电,那就是给铁盒子送活人,它只会发热,指针根本停不下来,根本测不出任何数值,只能当个废铁烧了。 故此,电流表是个挺“情绪化”的仪器。它喜爱直流电,厌恶交流电;它喜爱串联,厌恶并联;它喜爱小电流,厌恶大电流;它喜爱内阻小,厌恶内阻大。在实验操作规范里,电流表一辈子是“电流表”,电压表一辈子是“电压表”,这是死规定,哪位也别想绕过。 有些老师为了省事,让学生们把电流表和电压表混用,认定反正都是测电,混着用也行。
这纯属忽悠。混用出来的数据,要么是电流,要么是电压,要么就是坏的元件在报错。
要是设备坏了,维修费高了,资料费也多了,不如换个不坏的。
毕竟,实验课是为了学物理原理,不是为了学如何烧表。 最终说点实在的,电流表别看不能测电压,但有时我们也能把它当做电流表测电压,做成一个简易的“电压源”。用电池组供电,电流表串联,再串联一个滑动变阻器,接在电压表两端。
这时候电流表测的是总电流,电压表测的是路端电压,两者结合就能算出负载的电流了。但这只是实验技巧,原理上还是电流表测电流的真理。你要是把它当工具箱里的“万能工具”,那还是别拿它测电压的好,省得真把自己烧了。 总而言之,电流表是个“怕热、怕交流、喜直流、喜串联”的家伙。高中物理实验里,它是主角,也是间或搞砸实验的元凶。
记住,别拿它当电压表用,也别拿它测交流电,更别拿它当万能表用。老老实实选对量程,选对位置,选对用途,才是对电流表最大的尊重,也是对科学严谨性的最好维护。
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