電流(壓)表它用后刻度均勻性探究

電流表、電壓表是電學中最常用的兩種測量儀器。在實際生產、生活中又經常將它們改測其它的量，如油量表、壓力表、溫度表等。改用后的刻度盤均勻與否和電路的連接方式有著密切的關系。就改用后的均勻性本文作初步探討。

大家知道彈簧測力計的刻度是均勻的，因為彈簧的伸長與彈簧所受到的拉力成正比。密度計的刻度是不均勻的，因為密度計漂浮在液面上所受到的浮力等于密度計自身所受到的重力，在不同的液體中，密度計所受的浮力是定值。由F浮=G=ρ液gv排 ，ρ液與v排是成反比的的關系，不符合刻度均勻的條件：兩個量之間不成正比關系，因此密度計的刻度是不均勻。請看幾例。

例一： 如圖1所示為汽車油量顯示裝置示意圖，它能自動測定油箱內油面的高度，R是滑動變阻器，油量表是將電流表刻度盤改裝而成。從油量表指針所指的刻度，就可以知道油箱內油量的多少。試分析油量表的刻度均勻嗎？

分析：這個裝置是由浮球、杠桿、滑動變阻器所組成。油位變高，浮球向上，滑片向下移動，滑動變阻器連入電路的阻值變小，電路中的電流變大，電流的變化方向與油位的變化方向是一致的。油位變低則反之。油量示數即對應的電流 。油位的高度與變阻器連入電路的阻值R變是成正比的關系，但I與R變不成正比，推得電流I與油位高度是不成正比的。因此油量表的刻度是不均勻的。

例二：生物醫學研究使用的細菌培養箱內的溫度需要精確測控，測控的方法之一是用熱敏電阻來探測溫度。如圖2所示的電路，將熱敏電阻Ro置于細菌培養箱內，其余都置于箱外。將電壓表的的刻度盤改成溫度盤從而能直接讀出箱中的溫度。已知該電路中電源電壓是l2 V，定值電阻R的阻值是200Ω。熱敏電阻Ro的阻值隨溫度變化的關系如圖3所示。問：溫度盤的刻度是否均勻？

分

分析：電壓表測量的是定值電阻R的兩端電壓，熱敏電阻在箱內。電壓表的示數，與上例相同，U的變化與R0的是不成正比的，但是U與R0的關系不能反映溫度與U的關系，因此是不能從這個等式就得出是否均勻的結論。應當至少取三個溫度下變阻箱的阻值計算出此時電壓表對應的值，再進行分析溫度與電壓表的示數是否成正比。通過計算，當T=10℃ U=9.6V T=40℃ U=8V T=60℃U=6VT與R0是不成正比關系的。因此可得結論：將電壓表的刻度盤改成溫度盤后的刻度是不均勻。

例三：小明同學設計了如圖4所示的風力測量儀。保持不變，R2線狀均勻電阻絲的全電阻阻值為R2=3Ω，木球用金屬絲懸掛于O點，O點接入電路。且金屬絲和線狀電阻絲接觸良好。無風時，金屬絲剛好豎直接觸于電阻絲最右端。（金屬絲電阻和質量不計）如果將電壓表的刻度盤改成風力盤，從而能從表盤上直接讀出風力的大小。問：風力盤的刻度均勻嗎？

分析：由于電壓表的電阻很大，相當于斷路，在開關閉合后，電壓表中通過的電流幾乎為零。與R2接觸的金屬絲在滑動的過程中，電路中的總電阻不變。電壓表的示數

。R1+R2是定值，由此知： 是定值，U與R2成正比。所以，改成風力表后的刻度是均勻的。

綜合分析，電流（壓）表的刻度盤改成測其它量后的刻度是否均勻，就是看所測的量與電流（壓）是否成正比。符合這個條件，改后的刻度盤刻度就均勻；不符合這個條件，改后的刻度盤刻度就不均勻。

（作者單位：江蘇省興化市城東初級中學）