关于电表读数方法的探讨

关于电表读数方法的探讨彭阳县第三中学丰君海指针刻度式电表的读数是个比较混乱和模糊的问题，许多老师和学生都由于没有一个统一的读数方法而无所适从。笔者认为，无论从老师的教还是从学生的学两个角度中在任何一个，都有必要给该问题一个明确的答案。首先介绍常见教辅资料上所给的读数方法。一种是二分法估读。图1所示为0－0．6A量程的电流表刻度示意图，精确度为0．02A，二分法就是针对这种“2”类型精确度读数问题提出的，所谓二分就是把刻度上每1最小等分再2等分（每一等分就是“1”对应于图1就是0．01A），用该法读出的指针在a、b、c三处的读数分别为0．20A、0．29A、0．42A。现在我们来分析这三个读数：0．29A中的9是估读出来的，因为指针“正好”指在两条刻度线的正中间；为了保持有效数字的位数相同，所以a处估读一个0，而c处则不能估读。还有一点需要注意，就是指针靠近哪条线就读哪条线（包括估读时自行“认定”的中间线），没有其它的位置，这就是所谓“二分法”的思想，显然，这种有时估读有时不估读且精确度不够高的二分法是欠科学的，也不利于学生接收。另一种是五分法估读。图2所示为0－15V量程的电压表刻度示意图，精确度为0．5V。这种情况就是把刻度的每一最小等分再5等分，所以指针在a、b、c三处的读数分别为5．0V、7．2或7．3V、10．5V。这里除了和“二分法”存在同样的问题外，位置b的读数很难令人信服。比如指针客观上就是在两条刻度线的正中间，读数就应该是7．25V，这种方法只能“逼着”读者读出自己都觉得不准确的数值7．2或7．3V。有没有更科学准确简洁且更具普适性的读数方法呢？我们知道螺旋测微器是比较精密的测量长度的仪器，其读数的毫米千分位是用最贴近生活的十分法估读的。如0．653mm的估读值0．003mm就是用估读数十分之三（0．3）乘以最小分度（精确度）0．01mm即mm=0．003mm得到的。比如学生最常用的毫米刻度尺，也是用十分法估读，比如6．6mm的估读值0．6mm就是用估读数十分之六（0．6）乘以精确度1mm即mm=0．6mm得到的。这种一致的思想方法同样可以运用的电表的读数当中，读数时一般可先由一般位置的读数确定有效数字的位数。下面是人教版教材选修3—1P68第1题及答案：解析：（1）直流电压档，2.5V量程刻度盘，每格表示0.05V,采用“五分之一估读法”，估读到0.05V/5=0.01V，指针a示数读作0.55V+2×0.01V=0.57V；指针b示数读作2.0V+0×0.01V=2.00V。（2）直流电流档，100mA量程刻度盘，每格表示2mA，采用“十分之一估读法”，估读到2mA/10=0.2mA，指针a示数读作22mA+（4～5）×0.2mA=22.8～23.0mA，答案给的是22.8mA；指针b示数读作80mA±（0～1）×0.2mA=79.8～80.2mA，答案给的是80.0mA。显然，如果按2.5级电表电表准确度等级读数规则，每格表示2mA，采用“二分之一估读法”，只能估读到1mA，不会到mA的十分位。（3）欧姆×10档，指针b在“0～5”段每小格为0.5Ω，采用“五分之一估读法”，估到0.5Ω/5=0.1Ω，读作〔3Ω+（1～2）×0.1Ω〕×倍率10=（31～32）×10Ω。指针a在“40～50”段每小格为5Ω，采用“五分之一估读法”，估到5Ω/5=1Ω；在“50～100”段每小格为10Ω，采用“十分之一估读法”，估到10Ω/10=1Ω，读作〔50Ω±（0～1）×1Ω〕×倍率10=（49～51）×10Ω，教材答案表示为500Ω，没有写成5.0×102Ω，（2008宁夏新课程卷）右图为一正在测量中的多用电表表盘.（1）如果是用×10档测量电阻，则读数为。（2）如果是用直流10mA档测量电流，则读数为mA。（3）如果是用直流5V档测量电压，则读数为V。解析：（1）电阻刻度“5～10”共5格，最小刻度是2Ω，采用“十分之一估读法”，估读到0.2Ω，故读作“6±（0～1）×0.2”×倍率10=58～62Ω，标答60Ω；（2）用10mA档测量电流，每格刻度为0.2mA，采用“十分之一估读法”，估读到0.02mA，读数为7mA+（8～9）×0.02mA=7.16～7.18mA（如果按大学物理2.5级电表读数误差规则，就只能估记到0.2/2=0.1mA，结果就是7.2mA，与标答不符(3)用直流5V档测量电压，每格刻度为0.1V，采用“十分之一估读法”，估读到0.01V，读数为3.5V+（8～9）×0.01V=3.58～3.59V。可见这种十分法估读有以下几个优点：1．既可以避免有时估读有时不估读的问题，又可以免去“非2即3或非1即0”等人为造成的读数不准确的尴尬；2．具有普适性，和其它仪器的读数一脉相承，体现了思想方法的内在统一，避免了二分法和五分法的机械性；基于这几点，笔者认为“十分法估读”应该作为指针刻度式电表读数的最为科学的方法。作者简介；丰君海，男，汉族，宁夏彭阳县人，生于1977年，大学本科学历，中学二级教师，现任教于宁夏彭阳县第三中学，担任高中物理教学工作。联系电话：[phone]，联系地址宁夏彭阳县第三中学，邮编：756500