13.3 电流与电流的测量
【与教材不同之处】
更详细描述电流表的使用方法和注意事项；更详细描述电流表的错误接法和判断方法；更详细描述电流表的测量对象的判定方法；更详细描述包含电流表的电路图的画法。
电流的方向、大小
电流可以类比为水流。水流通过水轮机时，水轮机会转动；电流通过灯泡时，灯泡会发光，如图13-3-1所示。
类似的，电流也有方向，电流从电源正极流出，经过用电器后，流回电源的负极。水流有方向，总是由水位高的地方流向水位低的地方。
水流有大小，水流越大，水轮机转动越快。
电流也有大小，电流越大，灯泡发光越亮。
电流的大小，也可称为电流强度。
电流概念最早是由法国科学家安培（Ampere 1775-1836）提出的。
当家用电冰箱正常工作时，冰箱中导线中的电流大小约为1A。电流用符号I表示，电流的国际制单位是安培（简称为安），单位符号是A。
电流的常用单位有毫安（mA），微安（μA）。
它们之间的单位换算如下：
有一些常见的电流值，我们有必要了解一下，比如：
（1）电视机工作时的电流大小约0.5A；
（2）家用空调、电饭煲、吹风机、电热水壶工作时的电流大小约5A；
（3）实验电路中小灯泡、教室里的日光灯、家里台灯、电风扇工作时的电流大小约0.2A。
电流表的结构
电流的大小是可以被测量的，测量电流大小的测量工具叫做电流表，如图13-3-2所示。
电流表的结构有个非常特殊之处：它不像电灯，开关只有两个接线柱，电流表的接线柱有三个，分别是：“－”接线柱、“0.6A”接线柱、“3A”接线柱。
之所以电流表上有三个接线柱，是为了在同一个电流表上具备两种量程选择。当我们将标有“－”、“0.6A”的两个接线柱接入电路中时，意味着我们选择了0～0.6A的量程；当我们将标有“－”、“3A”的两个接线柱接入电路中时，意味着我们选择了0～3A的量程。
在电流表的表盘上，刻度线上方和下方分别标注的刻度值是不一样的，这是为对应两种不同量程的读数。需要注意的是，每次使用电流表时，只能选择一种量程，也就是说，将电流表接入电路中时，最多接入两个接线柱。
当我们选择0～0.6A量程时，我们读取刻度线下方的刻度值；当我们选择0～3A量程时，我们读取刻度线上方的刻度值。
我们进一步发现，选择0～0.6A量程时，该量程内的分度值是0.02A；选择0～3A量程时，该量程内的分度值是0.1A。
由于“0～0.6A”量程的分度值比“0～3A”量程的分度值更小，意味着使用“0～0.6A”量程来测量电流的大小将更为准确，误差更小。
这就是电流表设计两种量程的原因：小量程（“0～0.6A”）是为了使测量电流大小的结果更准确，误差更小。大量程（“0～3A”）是为了使测量电流大小的范围更大——大量程的测量范围是小量程的测量范围的5倍。
电流表的使用
电流表如何使用？
如果电流表要测量某段电路的电流大小，则电流表与此段电路串联。
比如，电流表与电源串联，则电流表测量电源的电流大小；如果电流表与某用电器串联，则电流表测量通过此用电器的电流大小。
如图13-3-3所示，电流表与电源是串联的，与用电器也是串联的，所以，此电流表不仅测量了电源电流，也测量了通过灯泡的电流的大小。
电流表串联接入电路中时，我们要做好三件事：
（1）使用电流表前一定要校零。
所谓校零，是指将电流表的指针通过表盘上的中间旋钮的旋转，使指针对准电流表的零刻度线上。因此，如果闭合开关前，电流表就有示数，这就说明此电流表没有校零。如果闭合开关前，电流表的指针反向偏转，这也因为电流表没有校零。
（2）通过试触，选择合适的量程。
所谓试触是指先将通过电流表的大量程接入电路中，然后快速闭合、断开开关，观察电流表的指针摆动情况。
试触后，电流表指针的摆动幅度如果较小，说明电路中的电流小。
如果电流表的示数小于0.6A，说明我们选择的量程过大，这个时候我们没有必要使用大量程（0～3A）来测量电路中的电流，而应该选用准确程度更高的小量程（0～0.6A）来进行测量。
选用小量程的具体操作如下：先断开开关，再将电流表的接线柱的接线改接到小量程（0～0.6A）的接线柱上。
（3）通过试触，观察电流表的指针是否反向偏转。连接电流表时，要让电流的流向从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出（口诀：正入负出）。若电流表正负接线柱的接线接反了，电流表的指针会反向偏转，如图13-3-4所示。
需要强调的是，由于电流表的导电性能与导线类似，如果把电流表与某段电路的两端相连接，相当于是一根导线与这段电路的两端相连接，于是就会造成这段电路被短路，所以，把电流表与某段电路并联是错误的接法。
如图13-3-5所示，闭合开关后，电流表其实也是与电源的两端直接相连的，相当于一根导线与电源的两端连接起来了，形成电源短路。
一旦出现这种现象，电源、电流表均会立即烧坏的。因此，必须禁止把电流表与电源的两端直接相连。
如图13-3-5所示，如果电流表与用电器的两端直接相连（也可称为电流表与用电器并联）时，相当于一根导线与用电器的两端连接起来了，会造成该用电器短路。出现此现象，用电器不会有电流通过，但电流表将有极大的电流通过，很可能对电流表造成损坏。
所以，需要再次强调，绝对不允许不经过用电器把电流表直接接在电源的两极上。
电流表错误连接方式的判定
电流表如何使用如何判断电流的连接方式有错误呢？
电流表的错误连接方式共有三种情况：
（1）电流表与电源的两端直接连接起来，造成电源短路。
针对这种现象，我们可假设拆除所有用电器，观察电流表是否会与电源形成闭合的回路（即电流表与电源的两端直接连接起来），不妨称为“大拆法”。
（2）电流表与用电器的两端直接连接起来，造成用电器短路。
针对这种现象，我们可假设拆除电源，观察电流表是否会与某个用电器或多个用电器形成闭合回路（即电流表与某个或多个用电器的两端直接连接起来），不妨称为“拆源法”。
（3）电流表被导线直接连接起来，造成电流表短路。
虽然电流表的导电性能与导线相似，但导线的导电性能更强，所以，当电流表的两端被导线直接相连时，会造成电流表短路。针对这种现象，我们可假设拆除电源和所有用电器，观察电流表是否会与导线形成闭合回路（即电流表的两端与导线直接连接起来），不妨称为“全拆法”。
电流表的测量对象的判定
有时，电路中不止一个用电器，也不止一个电流表，这时候，我们如何判断电流表的测量对象是谁呢？
例题：如图13-3-6所示，请判断电流表A1、A2的测量对象分别是哪一个元件？
比如，方法一“单线法”。所谓单线法，是指电流表与用电器接线柱的之间只有一条导线时，则电流表测量的对象就是该用电器；若电流表与电源之间只有一条导线时，则电流表的测量对象就是电源，即测量的是电源电流。【分析】因为电流表的测量对象一定是与电流表串联的。因此，对于多电器、多电流表的电路，我们判断电流表的测量对象还是有些技巧的。
本题中的电流表A1与灯L1之间只有一条导线，则A1的测量对象是L1；电流表A2与电源正极之间只有一条导线，则A2的测量对象是电源电流，是总电流。不过，此方法的好处是非常快捷，缺点是只适合电路中有两个用电器的情况，当电路中有多个用电器时，此方法并不适合。
方法二“拆表法”。所谓拆表法，是指假设拆去电流表，观察哪个或哪些用电器不能有电流通过，则电流表的测量对象就是没有电流通过的用电器。
本题中，若拆去A1，灯L1不会有电流通过，则A1的测量对象就是L1；若拆去A2，灯L1和L2都不会有电流通过，则A2的测量对象包含两个用电器，即L1和L2，这说明A1测量的是L1和L2的总电流。
与电流表有关的作图
当电路中有电流表时，如何画出相应的电路图呢？
首先，要知道，电流表的元件符号规定如下：
其次，判断出电路中各用电器的连接方式。判断方法我们可采用“小拆法”：拆除任何一个用电器，如果另一个用电器不工作，两个用电器的连接情况是串联，否则为并联。
如图13-3-6所示，若我们拆除掉灯L1后，我们发现L2仍会有电流通过。同样地，当我们拆除掉灯L2后，我们发现L1也会有电流通过。这说明，两个灯的连接方式是并联。
第三步，根据电路的连接方式采用不同的电路图画法。串联电路，采用“长方形”；并联电路采用“曰字形”。曰字形的画法，最关键是找到电路中的分支点，如图1-3-7所示，分支点分别是序号1和2。
在分支点1和2之间共有三条路径，分别是：
第1条路径：灯L1和电流表A1；
第2条路径：灯L2;
第3条路径：电流表A2、开关S和电源。
所以，最终的电路图如图13-3-8所示。
【本节学到的内容】
1、电流的符号及单位
电流用符号I表示，电流的国际制单位是安培（简称为安），单位符号是A。
2、电流表的量程及分度值
选择0～0.6A量程时，分度值是0.02A；选择0～3A量程时，分度值是0.1A。
3、电流表的使用方法
与被测电路串联。
4、电流表的使用注意事项
（1）校零；（2）试触选择量程；（3）接线“正入负出”；（4）切莫将电流表与被测电路并联。
5、电流表连接错误的判定
（1）检测电源是否短路——“大拆法”；（2）检测用电器是否短路——“拆源法”；（3）检测电流表是否短路——“全拆法”。
6、电流表的测量对象的判定
（1）单线法；（2）拆表法。
7、包含电流表的电路图画法
（1）判断电路的连接方式；（2）确定电路图画法。
【自我检测与巩固】
1、指针位置不动，变换量程，示数相差多少？
2、试触时，若出现这么几种情况，请分析原因：（1）指针不动；（2）指针反向偏转；（3）指针几乎没动，或偏转了一点点；（4）指针偏转到最右边。
3、试分析：下图中电流表的使用是否有问题？
4、试分析：电流表测量通过小灯泡的电流的实物图，其中的三处错误是哪里？
5、试分析电流表在使用过程中出现的问题
6、试分析电流表的测量对象是谁，并虚线框内画出相应的电路图。
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