电流表能不能接到一节干电池上:利用电流表和电压表测定一节干电池

　　笔者在使用2007年5月第2版《中学教材全解 ・ 高中物理选修3-1》（广东教育版）时，发现第120页的一道例题不科学，现提出来供同行探讨. 　　原题:某电流表的电阻RA=0.02Ω，允许通过的最大电流Im=3A，这个电流表能否直接连接到一节干电池的两极上?
　　原解法一：电流表允许加上的最大电压Um=ImRA=3×0.02V=0.06V，它远低于一节干电池的电压(约1.5V)，所以不能把它直接连接到干电池的两极上.
　　原解法二：由于电池电压U=1.5V,则通过电流表的电流I= = A=75A>>Im，所以不可以把电流表直接连到干电池的两极上.
　　笔者认为此题解答思路和最后结论虽正确,但考虑不全,有科学性错误,其关键在于没有考虑干电池的内阻.
　　我们知道电流表是由灵敏电流表(表头)改装而成，表头的满偏电流Ig很小,要使其能测大电流，则需要扩大量程，即一般需要并联阻值较小的分流电阻.由实践可知3A量程的电流表的内阻RA 是很小的，而笔者查阅相关资料得知一节新的干电池内阻一般为0.3～0.5Ω，越旧的电池内阻越大，因此干电池的内阻r相对这么小的电流表的内阻RA 是不可不计的.因此笔者认为本题的正确解答如下.
　　当把电流表直接连到干电池的两极时，电路中的电流I= ≈ ，得3A≤I≤5A，I≥Im ，所以电流表不能直接连到干电池的两极上.
　　由上述分析可知，问题的实质变成了电流表的内阻相对干电池的内阻是可以忽略不计的，即电池发生了短路，这样流过电池的电流较大，由于电流的热效应，电池会被烧坏，因此从这一角度考虑，题设中的电流表也是不能直接连到干电池的两极上的.所以这道题的题设本身就不科学，没有考虑到电源本身是否能承受这么大的电流.但若要根据题设来解，只能采取笔者的上述解答.但实际中实验室学生电流表3A档的内阻约为0.1Ω，笔者从实践中发现这样的电流表一般是可以直接接到一节干电池的两极上的，此时短路电流不会超过电流表的量程，但电流较大，电源发热严重，所以不可长时间通电.
　　由此笔者还想进一步谈一谈判别新旧电池的方法.
　　大家可能往往利用电压表3V档直接接到电池两极上，测出开路电压U，如果U接近电动势1.5V说明电池较新，或者用万用表测量开路电压.但方法不仅此一种，笔者就常利用电流表的3A档来测电池的短路电流，此法在操作上与前法一样，但在读数上更为明显.
　　如图1所示，笔者用电流表3A档试触，分别对555牌圆柱型干电池进行了测试，新的1号、3号锌锰新电池的短路电流在2.5A左右，新的7号碱性电池的短路电流也在2.5A左右，而新的5号碱性电池的短路电流比较大，超过3A，用一只电流表无法测量，笔者就将两只相同型号的电流表的3A档并联进行测量，如图2所示，结果两只电流表的示数约为2A，即短路电流约为4A，可见新的干电池的短路电流一般在2A以上.
　　然后将两只1号锌锰电池串联对一个6V的小灯泡持续供电约20小时，后用毫伏表测得两节电池的开路电压各为300mV，用电压表3V档测量指针偏转很小，结果为0.3V，可见旧电池的开路电压很小，远远小于1.5V;用伏安表测得短路电流各为120μA，而如果用电流表3A档测量则指针几乎不偏转，可见旧电池的短路电流极小.由此可见旧电池的内阻是很大的.
　　因此当用实验室常用的学生电流表3A档测得一节干电池的短路电流I≥2A时，说明电池较新;当0.5A＜I＜2A时，说明电池已旧，但还能对外供电;当I＜0.5A时，说明电池很旧，已无多大供电价值;当I≈0时，说明电池不能对外供电了，要报废处理.
　　那么一节干电池的内阻到底有多大，文献资料上所说的一般在0.3～0.5Ω是否准确呢?笔者在实验中使用的学生电流表型号为J0407，准确度级别2.5，3A档内阻RA约0.1Ω，根据上述实验数据，可粗略求得新的1号、3号锌锰干电池和7号碱性电池的内阻约为0.5Ω，而5号碱性电池的内阻约为0.3Ω.可见笔者查得的资料是准确的.
　　责任编辑 罗 峰
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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