电压表串联在电路中会怎么样:电路近乎断路
电压表串联在电路中会怎么样,核心结果是电路电流变得极小,用电器基本不工作,电压表示数接近电源电压,该现象仅在直流低压电源、无大容量电容的普通实验电路里成立,带有高压电源、大功率电感的电路不能套用这个结论。电压表内部有很大的分压电阻,串联接入后整个回路总电阻大幅升高,根据欧姆定律,电流会被限制在微安级别,不足以点亮灯泡、驱动电机这类负载,电压表相当于间接测电源两端电压,只要电源电压不超过电压表量程,电压表损伤风险较低。
电压表串联在电路中的电流与电压变化
常规电压表内阻通常可达几千欧到兆欧级别,远大于小灯泡、定值电阻这类常见元件的阻值,串联之后,电源电压绝大部分分配在电压表两端,其他元件分到的电压很低。比如电源电压3V,串联一个2MΩ内阻的电压表和一个10Ω小灯泡,回路总电阻近似等于电压表内阻,回路电流大约1.5微安,小灯泡两端电压不足0.02毫伏,肉眼看不到发光。
示数接近电源电压。
如果电路里还串联了电流表,电流表指针几乎不动,电流表读数贴近0,很多初学者会误以为电路发生开路,和导线直接断开的表象很像,区分二者的办法就是并联电压表,电压读数接近电源电压就是电压表串联,读数为0才是真正断路。
电压表串联和并联的对比
| 接法 | 回路电流 | 用电器状态 | 电压表读数 | 常规用途 |
|---|---|---|---|---|
| 串联(不推荐) | 极小,微安级 | 不工作 | 接近电源电压 | 仅特殊检测场景临时使用 |
| 并联(正确接法) | 正常额定电流 | 正常工作 | 等于被测元件两端电压 | 测量元件电压 |
电压表设计初衷就是并联,并联时电压表分流很小,对原有电路影响弱,不会干扰负载正常运行。串联属于错误接法,课本实验里一般禁止这样接线,只有排查断路故障时,才会利用这个特性判断电源到断点之间线路是否连通。
电压表串联的风险边界
当电源电压超过电压表标注量程,哪怕是串联接法,电压表内部分压电阻也会承受过高电压,电阻发热加剧,表头可能永久损坏,表盘指针被打弯。交流电路、含有电感的电路断电瞬间会产生感应电动势,瞬时电压可以远超电源标称值,同样容易击穿电压表内部电阻。
多块电压表串联时,电压会按内阻比例分配,内阻更大的电压表分到更高电压,不能简单认为几块电压表串联就可以随意测高压,单块承受的电压依然有超量程的可能。
故障排查时可以短时利用这个特性,不要长时间把电压表串联在回路里。长时间串联,微弱持续电流会对部分化学电源造成缓慢放电,镍氢电池、锂电池长期在这种微电流回路下存放,会加速自放电,缩短电池可用时长。
实物接线时,区分串联并联最简单的判断方式:电流先后经过电压表和用电器就是串联;电流分成两路,一路走电压表,一路走用电器,就是并联。
