【正文】
　　从结构上看，电压表、电流表均由表头改装而成，只是内部加接电阻的方式及阻值不同，造成两种表的内阻值与表盘刻度值不同，本质上并无差异。在电路设计或者实际应用中完全可以用电压表测量电流，或者用电流表测量电压。现分类说明电表在电学设计实验中的几种常见角色反串应用。
　　一、内阻已知，直接反串
　　如果电表内阻已知，根据欧姆定律，电流表在显示电流值的同时可计算出对应状态下其两端电压，同理，对电压表也可以计算出工作状态下其内部的电流。那么，在常规电表的规格不合适或者没有对应类型电表的情况下，两电表可反串角色。
　　1、电流表的反串
　　【例】用下列器材测量一待测电阻的阻值。器材代号与规格如下：
　　电流表A1（量程250mA,内阻r1为)；
　　电流表A2（量程300mA,内阻r2约为）；
　　待测电阻R1（阻值约为100Ω）；
　　滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；
　　电源E（电动势约为10V，内阻r约为）；
　　单刀单掷开关S，导线若干。
　　（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。
　　（2）需要直接测量的物理量有                 ，用测得量表示待测电阻R1的表达式为R1＝                 。
　　【解析】提供的器材中没有电压表，而电流表A1内阻已知，故可反串电压表的角色。电流表A2用于测量待测电阻R1中的电流，为了进一步提高精度，电流表A2可采用外接法，依据并联电路的电流关系能尽可能准确地找到待测电阻内部电流。考虑到电源电动势远大于两只电流表的量程，故滑动变阻器采用分压接法。
　　（1）实验电路图如图所示。






　　（2）需要直接测量的量有两电流表A1、A2 的读数为l1、l2，待测电阻R1阻值的计算式为
　　2、电压表的反串
　　【例】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（90Ω~100Ω）：
　　电源E（具有一定内阻，电动势约为9.0V）；
　　电压表V1（量程为1.5V，内阻r1=750Ω）；
　　电压表V2（量程为，内阻r2=2500Ω）；
　　滑动变阻器R（最大阻值约为100Ω）；
　　单刀单掷开关K，导线若干。
　　（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻RX的一种实验电路原理图（图中标注器材的字母代号）；
　　（2）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的计算式为Rx。
　　【解析】本题的思维障碍在于无电流表，但只要意识到内阻已知的电压表可反串电流表的角色，思维障碍即被轻松突破。
　　题目要求“电压表的读数不小于其量程的”，通过简单的估算可以发现，可用测量电路有两种：一种是量程较小的电压表V1可直接与待测电阻Rx并联测量电压，而电压表V2则反串电流表同时外接；另一种是量程较小的电压表V1反串电流表同时内接，而电压表V2则测量V1与Rx串联后的总电压。
　　本题的另一注意点是滑动变阻器若采用限流式接法调控范围太小，故选用分压式接法。具体电路如下：






　　对应的待测电阻分别表示为与
　　说明：电流表反串电压表时需与待测元件并联，同样，电压表反串电流表时需与待测元件串联。另外，在一些更复杂的设计实验中，可能会遇到电表直接反串量程不够的情况，此时还应借助定值电阻实现量程的扩大，以满足实验的需要。
　　二、内阻未知，组合反串
　　如果电表内阻未知，在提供定值电阻的情况下，可考虑将电表与定值电阻组合，依据串、并联电路规律，借助电压表读数间接找到待测元件内部电流，或者借助电流表读数间接找到待测元件两端电压。若没有定值电阻，可考虑将提供的几只电表进行组合应用，具体包括串联、并联、混联或先单独再组合等，然后依据串、并联电路规律以及欧姆定律寻找出待测元件两端电压和内部电流。
　　1、与定值电阻组合
　　【例】某同学对纽扣锂电池的特性进行了实验探究。该类电池的内阻约为1~5kΩ，电动势标称值为。现有以下实验器材：
　　A.电压表V1：量程，内阻约20kΩ
　　B.电压表V2：量程，内阻约10kΩ
　　C.定值电阻
　　D.定值电阻20kΩ
　　E.滑动变阻器一只(0~50kΩ)，待测纽扣锂电池，电键，导线若干。
　　（1）请选择合适的实验器材，在甲图的虚线框内画出相应的实验电路，并标出选用各器材的序号。
　　（2）该同学测量出路端电压U和干路电流l，作出Ul的曲线如乙图所示，可知电池的短路电流是mA，电动势是V，内阻为kΩ。







　　【解析】此实验的目的是测量纽扣锂电池电动势与内阻，中学阶段一般依据闭合电路欧姆定律利用伏安法进行测量，实验时需要一只电压表测量外电压，一只电流表测量总电流。但提供的器材中仅有两只电压表，而且内阻准确值均未知，不过有定值电阻作为辅助，可考虑将其中一只电压表角色反串，与定值电阻组合后测量总电流。
　　考虑到具体量程以及尽可能减少实验误差，选用电压表V2测量外电压，选用电压表V1与阻值远小于V1的定值电阻C组合测量总电流。实验电路如下图








　　在电源的路端电压与电流关系图像中，纵轴的截距表示电动势，横轴的截距表示短路电流。故实验使用的纽扣锂电池电动势测量值约为2.90V，短路电流约为2.60mA，两者的比值即内阻约为1.12kΩ。
　　2、与其它电表组合
　　【例】有两只电压表V1和V2，量程已知，内阻未知，另有一节干电池，它的内阻不能忽略，也未知，只用这两只电压表、开关和一些连接导线，通过测量计算出这个电池的电动势（已知电动势不超过电压表的量程，干电池不允许拆开）。
　　（1）画出你测量时所用的电路图；
　　（2）以测得的量作为已知量，写出计算电动势的表达式。
　　【解析】因为两只电压表内阻均未知，所以直接将任一电压表反串都无法读取到通过电源的电流。故这里可考虑将两只电压表组合应用，做到既能实现电源有两个不同的工作状态，又能在测出路端电压的同时表示出电路中的总电流，还要设法尽可能减少未知量。综上所述，可选用的电路如下：






　　S1、S2均闭合时，由闭合电路欧姆定律可得E=Uv1+■
　　S1闭合、S2断开时，同理可得E=[(U]'v1+U'v2)+■r
　　上述两式联立求解得
　　说明：电学设计实验一般以欧姆定律为基础，只要能把握基本的设计思路，认清电表实际上是一个可读取电压或电流的特殊“电阻”，那么，在设计过程中就能根据需要进行电表的角色反串，从而圆满完成设计任务。
　　无论是物理课程标准还是高校招生考试大纲都对学生的实验能力提出了明确的要求，其中能正确选择和使用电表是高中理科学生必备的基本功。多年以来，电学设计实验一直是高考的热点，高考物理试题对实验的考查越来越重视实验的思想和方法，并突出对学生知识迁移能力的考查，电表的反串应用完全符合考查要求，因此在试卷上多次出现。作为物理教师，有责任、有义务帮助学生突破难点，教学过程中应以电表的改装为基础，加强对电表工作原理的认识，认清电表的本质，只有这样，学生在实验设计过程中才能真正把握“电表角色反串”的精髓，完成知识的迁移，真正提高自身的实验能力。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(实验)》.【S】.人民教育出版社
　　[2]教育部考试中心.《《2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科）》》.【S】.高等教育出版社