欧姆表实现不同倍率的原理
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多用电表倍率原理及应用一、电流表与分流电阻的关系多用电表中的电流表是通过一个分流电阻来与被测电路并联的。
分流电阻的阻值决定了电流表的量程和倍率。
当被测电流通过分流电阻时,产生的电压降与被测电流成正比。
通过调整分流电阻的阻值,可以改变电流表的量程和倍率。
二、电压表与分压电阻的关系电压表的原理与电流表类似,是通过一个分压电阻与被测电路串联来实现测量的。
分压电阻的阻值决定了电压表的量程和倍率。
当被测电压通过分压电阻时,产生的电流与被测电压成正比。
通过调整分压电阻的阻值,可以改变电压表的量程和倍率。
三、欧姆表的原理及转换开关的作用欧姆表是测量电阻的仪表,其原理基于闭合电路欧姆定律。
欧姆表内部有一个电源和一个灵敏电流计,通过一个转换开关来选择不同的分流电阻或分压电阻,从而改变测量范围和倍率。
转换开关的作用是选择不同的测量模式和量程,以满足不同电阻值的测量需求。
四、倍率转换的数学模型多用电表的倍率转换可以通过数学模型进行描述。
设多用电表的量程为A(量程电流或电压),被测电流或电压为I(或U),分流电阻或分压电阻为R,则有:A = I(或U) * 倍率倍率 = 1 / (R / A)这个公式说明了多用电表倍率转换的数学模型,可以帮助理解倍率转换的原理。
五、刻度盘与倍率的关系多用电表的刻度盘通常以“Ω”、“mA”或“V”等单位进行标注。
刻度盘上的刻度数值对应于多用电表的倍率。
例如,刻度盘上的某一刻度值为1000Ω,则表示该刻度对应的倍率为1000倍。
通过观察刻度盘上的刻度值,可以快速了解当前测量档位的倍率关系。
六、测量精度与误差分析多用电表的测量精度受到多种因素的影响,如电源稳定性、电阻元件的温度系数、电表本身的误差等。
在实际应用中,需要对多用电表进行定期校准和误差分析,以确保测量结果的准确性和可靠性。
误差分析包括系统误差、随机误差和过失误差等,这些误差可以通过适当的校准方法和数据处理技术进行减小或消除。
七、注意事项与使用技巧在使用多用电表时,需要注意以下几点:首先,要选择合适的量程和倍率,避免测量过载;其次,要确保多用电表与被测电路正确连接,避免测量误差;第三,要避免在带电情况下测量高电阻值,以免损坏电表;第四,要定期进行校准和维护保养,保证多用电表的准确性和可靠性。
欧姆表的原理及使用嘿,同学们!今天咱们来好好聊聊欧姆表这个有趣的家伙。
还记得我之前去参加一个电子设备维修的活动,遇到了一个特别棘手的问题。
一台旧收音机出了故障,声音时有时无。
我打开一看,发现可能是电阻出了问题。
这时候,欧姆表就派上大用场啦!先来说说欧姆表的原理。
简单来讲,欧姆表就是测量电阻的工具。
它是基于闭合电路的欧姆定律工作的。
你看,电池、表头、调零电阻、测量电阻等等这些元件组合在一起,就构成了欧姆表的核心部分。
当我们测量电阻时,电流会在电路中流动。
如果电阻大,电流就小;电阻小,电流就大。
表头根据电流的大小来显示电阻的数值。
那欧姆表怎么使用呢?第一步,机械调零不能忘。
就像咱们出门前要整理好衣服一样,把指针调到零刻度的位置。
然后选择合适的量程。
这可有点讲究,要是量程选得太大,测量就不精确;选得太小,可能会爆表哦!比如说,我们要测量一个大概几百欧姆的电阻,要是一开始选了个最大量程是几千欧姆的,那指针可能只偏一点点,读数误差就大啦。
所以要先大概估计一下电阻的大小,选个合适的量程。
测量的时候,要把电阻从电路中取下来,单独测量。
两只表笔紧紧地接触电阻的两端,眼睛盯着表头,读取数值。
再跟你们说个有趣的事儿。
有一次我在家里修台灯,怀疑是灯泡旁边的一个小电阻坏了。
我拿出欧姆表,小心翼翼地测量,心里还挺紧张,生怕修不好。
结果一测,还真发现电阻的值不对,换了个新的,台灯立马就亮啦!还有哦,使用完欧姆表,一定要把量程开关拨到交流电压的最大量程位置,不然下次用的时候可能就出错啦。
总之,欧姆表虽然看起来有点复杂,但只要咱们掌握了原理和使用方法,它就能成为我们解决电路问题的好帮手。
就像我那次修好收音机和台灯一样,那种成就感,简直太棒啦!希望同学们也能熟练运用欧姆表,去探索更多电学的奥秘!。
多用电表欧姆档倍率切换原理作者:张凤英朱晓安来源:《物理教学探讨》2018年第08期摘要:多用电表欧姆档倍率切换方式,教科书中提供的切换电路与实验室中学生多用表电路有矛盾。
本文通过欧姆表原理、倍率切换原理以及倍率的两种切换方式进行比较,提出各自的优劣,阐述教材处理方式的原因,并提出教学启示和建议。
关键词:欧姆表;电路结构;改装原理;倍率档切换;教学启示中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2018)8-0050-31 问题的提出在人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》第8节《多用电表原理》的教学中,遇到学生和部分老师提出如下问题“教材中的多量程多用电表示意中3、4是电阻档,是利用不同电源实现欧姆表档位调节作用的,而实验室中学生万用电表(JO411型)只有两节干电池一个电源,那欧姆表到底是如何实现倍率切换的呢?”(如图1)可以通过电流表量程扩大的方法计算并联电阻。
如图5所示(虚线框内是改装后扩大了量程的电流表),把满偏电流为Ig的表头扩大量程为Ig1的量程计算并联电阻的方法是:表头与电阻R1共同分担需要改装后Ig1的电流,而表头最多只能承担Ig的电流,因此并联电阻R1必须承担Ig1-Ig的电流,电阻R1与表头两边的电压相等,可得:(Ig1- Ig)R1=IgRg得:分别代入不同的Ig1,Ig2,Ig3,Ig4,计算并联电阻分别是:R1=0.50 Ω,R2=5.03 Ω,R3=52.63 Ω,R4=1 000.00 Ω,这样就很方便;如果电源用1.5 V,通过计算可知也是可行的。
如果增加档位×10k,仍然用3 V的电源,按照上述公式计算得出Ig5=0.02 mA,是满偏电流Ig=0.1 mA的1/5 ,无法满足实验要求;如果用1.5 V的电源,电流Ig5=0.01 mA,同理可知这样不可行;如果用22.5 V的电源,Ig5=0.163 mA,则可以满足实验要求;如果所有的档位都用22.5 V的电源,选择×1档位时,Ig1=1.5 A,放电电流太大,需要频繁地更换电池。
欧姆表的工作原理
欧姆表是一种用来测量电阻的仪器,其工作原理是基于欧姆定律。
欧姆定律表明,在恒定温度下,电流通过导体的大小与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
因此,欧姆表利用这一定律来测量电阻。
欧姆表通常由一个电流表和一个电压表组成。
当欧姆表接入电阻时,电流表和电压表会通过电阻形成一个串联电路。
电流表可以测量从电源流经电阻的电流大小,而电压表可以测量电阻两端的电压。
测量时,首先将欧姆表的选择开关调整到相应的电阻测量档位。
然后将欧姆表的两个测试笔分别连接到电阻的两个端点上。
通过电路的闭合,电流开始流过电阻。
电流表显示通过电阻的电流大小,而电压表显示电阻两端的电压大小。
根据欧姆定律,将电压值除以电流值即可得到电阻的数值。
因此,欧姆表的工作原理是根据测量电流和电压,通过计算得到电阻值。
需要注意的是,欧姆表应该在断电的情况下使用,并且电阻被测量的部分应该与其他电路断开。
这样可以确保测量结果的准确性,并保护仪器和被测量的电路。
欧姆表的工作原理
欧姆表的工作原理是基于欧姆定律,即电流与电阻、电压之间的关系。
欧姆表通过测量电流和电阻或电压来确定电路中的元件特性。
当电流通过电阻时,根据欧姆定律,电压与电阻成比例。
欧姆表的基本原理是利用这一关系,在测量电阻时通过施加电压并测量所产生的电流来得到电阻值。
欧姆表内部有一个可调电阻,称为零点电阻或零调电阻。
这个可调电阻是通过调节旋钮来改变的。
在测量电阻之前,先将欧姆表调零,即使表针指向刻度盘上的零位。
在测量电阻时,将欧姆表的两个测量引线与待测电阻连接。
由于电流在电阻上产生压降,欧姆表可以测量到通过的电流,并由此得知电阻值。
当欧姆表测量电阻时,可以根据测量对象的范围选择合适的测量档位。
在测量电阻时,通常使用零校准进行精确测量。
欧姆表的量程可以根据具体需求进行调整。
总的来说,欧姆表的工作原理是基于测量电压与电流之间的比例关系,通过通过施加电压并测量电流来确定电路中的电阻值。
通过调节零点电阻和选择合适的测量档位,欧姆表可以进行准确的电阻测量。
欧姆表(多用电表的欧姆挡)是中学物理中要求会熟练使用的仪器之一.在“练习用多用电表测电阻”实验中,重点介绍的就是欧姆表的使用,但是教学中发现学生对不少问题知其然而不知其所以然.下面笔者就对这些问题谈一点肤浅的看法.一、欧姆表的刻度为什么是不均匀的多用电表属于磁电式仪表,而磁电式仪表指针偏转的角度正比于通过偏转线框的电流强度,即θ=kI.设电表内阻为R内,当所加电压为U时通过它的电流为I,则电表指针偏转的角度为图1可见多用电表指针偏转的角度跟加在它上面的电压也是成正比的.因此,电流表、电压表的刻度是均匀的.但是,对于如图1所示的欧姆表,由闭合电路的欧姆定律,可得当待测电阻为Rx时,指针偏转的角度为可见θ与Rx并不是简单的正比关系.所以欧姆表的刻度是不均匀的.当Rx=0时,有指针偏角最大,指在满偏电流处;当Rx=∞时,有指针偏角最小,指在零处;当Rx=r+Rg+R时,有指针偏角为满偏时的一半,刚好指在正中央.所以,欧姆表的零刻度在右边(满偏电流处),无穷大在左边(零处),中央刻度即为欧姆表在量程“×1”档的总内阻(或中值电阻).如图2所示为欧姆表的刻度盘,其中值电阻为15Ω.图2二、使用欧姆表测电阻时为什么要尽可能利用刻度的中央部分如图2所示.由于欧姆表的刻度是不均匀的(越往右边刻度线越稀疏,越往左边刻度线越密集),所以,当用欧姆表测量待测电阻时,无论指针偏角过大或过小,测量值与真实值之间都会有较大的差异.因为刻度过稀或过密,加上刻度又不均匀,无法进行比较准确的估读.若估读偏大或偏小,乘以量程后,误差就会很大.而中央部分的刻度相对要均匀一些,使得测量值比较接近真实值,误差相对就比较小.因此,要尽可能利用欧姆表刻度盘的中央部分.图3另外,根据欧姆表准确度的定义,对2.5级的欧姆表,在任何一处的示值误差不超过刻度盘弧线全长的±2.5%.如图3所示,有由于分度是不均匀的,故在刻度盘的不同刻度处对应的绝对误差值不同.设欧姆表的总内阻(等于刻度盘上的中值电阻)为R由此式可知:当中用微分方法可以导出相对误差R=R中时,相对误差最小,当R=2R中或时,当R=3R中或时,当R=4R中或时,可见,在刻度的中间值附近相对误差最小,越往两侧相对误差越大,所以为了得到较准确的结果,应尽可能利用刻度盘的中央部分,也就是利用这个范围.三、如何选择欧姆表的量程根据欧姆表的特点,选择欧姆表的量程(笔者认为将“倍率”说成“量程” 是不恰当的,因为它不是使用该档时可以测量的最大阻值)时,应尽可能利用刻度的中央部分然而在指导学生练习使用多用电表测电阻时,发现不少学生对量程的选择无从下手.造成这个现象的原因是学生没有真正理解欧姆表的读数原理及量程选择规律.要让学生知道,在使用多用电表测量电阻时,待测电阻的阻值就等于刻度盘上指针的示数乘以量程,即Rx=示数×量程.由于待测电阻的阻值是一定的,所以,当用欧姆表测一个定值电阻的时候,示数×量程=常数.由数学知识可知示数与倍率成反比关系.如果示数小,就说明量程选大了.反之,量程就选小了.理解了量程与示数这一简单关系,就可以正确地选取量程了.例1 用一多用电表的欧姆挡测量一个阻值未知的定值电阻,发现指针的偏角非常小.为了使测量结果更加准确,应该怎样调整欧姆表的量程?分析根据欧姆表的特点,结合上面的规律,不难解决这个问题.由于指针的偏角非常小,说明示数较大.由示数×倍率=常数,可知量程选择较小.为了使读数更加准确,应逐渐选择较大的量程,直到指针指在刻度盘的中央附近.例2 用一个中值电阻为R中=40Ω的多用电表,测量一个阻值约为700Ω左右的电阻.应该选择多大的量程?分析根据欧姆表的读数原理:若选“×1”挡,示数为700Ω左右,太大;若选“× 100”挡,示数为7Ω左右,太小;若选“×10”挡,示数为70Ω左右.所以应该选用“×10”挡.四、若欧姆表内的电池用得太久,对测量结果会有什么影响若电池用得太久,它的电动势和内电阻都要发生变化.具体情况是电动势变小,内电阻变大.由于电动势变小(内电阻的变化可通过调节R来弥补,对测量结果没有影响),由闭合电路欧姆定律可知,调零时尽管仍可通过调节调零电阻R的值使指针满偏,即, 但此时欧姆表的实际内阻r′+Rg+R′比正常时的内阻R中(=r+Rg+R)要小.若待测电阻Rx=r′+Rg+R′,则指针刚好指在正中央.此时,由欧姆表刻度盘上读出的值为R中.可见,测量值比真实值偏大.五、使用欧姆表时应注意的问题1.选择适当的量程根据欧姆表的特点,测电阻时应尽可能利用刻度盘上的中间部分.这就要根据电阻的大小选择合适的量程.例如,如图2所示,一多用电表欧姆挡的中值电阻为R中=15Ω,若要测量一个阻值约为200Ω的电阻,就应当选用“×10”挡.2.每改变量程一次,就得重新进行调零换用欧姆挡的另一量程时,欧姆表的内部电路就发生了相应的变化.通常情况下,只有通过调整欧姆挡的调零旋钮,才能使指针再次指在欧姆表刻度盘的零位置处.或者说,只有通过调零,才能使欧姆表此时所测量的实际电阻值与欧姆表所测的示值相等.所以,每改变量程一次,就得重新进行调零.3.测量时待测电阻要跟别的元器件和电源断开如图4所示,若不将待测电阻跟别的元器件和电源断开,那么测量值可能是Rx与其它电阻的并联值,或外电源反过来向欧姆表供电.这不仅不能准确测定Rx的值,严重时还会将表烧坏.所以,测量时待测电阻一定要跟别的元件和电源断开.不仅如此,为了保证测量的准确性,手或身体的任何部分都不要碰到表笔的金属杆,这样就可以避免人体电阻和被测电阻并联造成误差.图44.估读示数时应考虑到刻度是不均匀的在图2中,若欧姆表的量程为“×100”档且指针正好指在30与40的正中间,那么读数并不是35×100Ω,而应稍小于这个值.因为刻度的分布是右疏左密.5.红、黑表笔是接在电源的正极上还是负极上如图1所示.红表笔是接在表内电源的负极上,黑表笔是接在表内电源的正极上.但当多用电表作为电压表或电流表使用时,红、黑表笔应分别接在外电源的正、负极上.6.多用电表使用后,开关最好旋到交流电压最高挡上或“OFF”挡上若开关置于欧姆挡,一方面电池会漏电;另一方面若以后使用时操作错误会烧毁电表(例如拿起表笔不观察挡位式量程就测交流电源的电压).所以,多用电表使用后,开关最好旋到交流电压最高挡上或“OFF”挡上.。
欧姆表工作原理欧姆表,又称电阻表,是测量电导率的仪器。
它以非常精确的方式测量电阻、电压、电流和能量等参数。
欧姆表是一种特殊的电表,它能够在很小的电路中测量非常精确的电流。
欧姆表也可以用于测试电压,但是它以电阻测量为主。
欧姆表的工作原理是把一个电阻放在电路中,通过改变电阻来调节电流流经电路的大小。
欧姆表通过分析电流流过电路阻抗,来测量电阻的值。
举例来说,如果通过欧姆表测量的电阻是100欧姆,那么电流就会流过100欧姆的电阻,从而产生特定大小的电压,即欧姆表的测量值。
欧姆表的电阻也可以改变,使得它能够测量更高或更低的电阻,也就是它的测量范围。
欧姆表的电阻单元会调节电阻的电压,使其跟电阻一样,以便可以测量不同电阻的值。
欧姆表可以使用任何电流或电压来测量电阻,并且改变测量范围。
欧姆表可以用于测量单相和多相电路,也可以测量低电压和高电压电路上的电阻。
可以使用欧姆表来调节电压和电流。
使用欧姆表测量电阻时,可以改变电阻的电流和电压的大小,从而得到准确的测量值。
另外,欧姆表可以用来检测电路中的短路和断路,这样可以更好地检查电路是否正常工作,确保其安全性。
欧姆表还可以用来检测电路中的泄漏电流,从而发现潜在的电气问题,避免因故障而引发的安全隐患。
总的来说,欧姆表是一种非常有用的仪器,它可以精确测量电阻,并且能够提供更好的安全性。
它也可以用于测量单相和多相电路,以及低电压和高电压电路的电阻。
也可以用来检测电路中的短路和断路,以及检测电路中的泄漏电流,从而更好地保证电路的安全性。
欧姆表是一种测量电导率的仪器,它把电阻放在电路中,通过改变电阻来改变电流流经电路的大小,从而测量电阻的值。
欧姆表可以使用任何电流或电压来测量电阻,它也可以用于检测电路中的短路和断路,以及检测电路中的泄漏电流。
它是一种非常有用的仪器,可以精确测量电阻,确保电路的安全性。
欧姆表的应用范围非常广泛,它可以用于电源调节、变压器绕组检查、电容器或电感元件检测和测量电路的组件、连接线的电阻测量等方面的应用。
对欧姆表倍率和内阻关系的一点讨论在电子学和电工领域中,欧姆表是一种常用的电阻测量工具。
欧姆表的倍率是指测量范围的大小,而内阻则是指欧姆表本身的电阻。
本文将讨论欧姆表倍率和内阻之间的关系。
我们来看一下欧姆表的倍率对测量结果的影响。
欧姆表的倍率越高,测量范围就越大。
当我们需要测量一个较小的电阻时,选择一个较低的倍率可以提高测量的精度。
而当我们需要测量一个较大的电阻时,选择一个较高的倍率可以保证测量结果在欧姆表的量程范围内。
因此,欧姆表的倍率选择应根据被测电阻的大小来决定。
然而,欧姆表倍率的选择也会对测量结果产生一定的影响。
当我们选择一个较低的倍率时,欧姆表的内阻相对较小,可以忽略不计。
这时,欧姆表的测量结果与被测电阻的实际值非常接近。
然而,当我们选择一个较高的倍率时,欧姆表的内阻相对较大,会对测量结果产生一定的影响。
这时,我们需要根据欧姆表的内阻和被测电阻的大小来进行修正,以获得更准确的测量结果。
接下来,我们来探讨一下欧姆表的内阻对测量结果的影响。
欧姆表的内阻越小,测量结果就越接近被测电阻的实际值。
这是因为欧姆表的内阻会与被测电阻形成一个串联电路,从而影响电流的分布,进而影响测量结果。
当欧姆表的内阻趋近于零时,测量结果就趋近于被测电阻的实际值。
因此,欧姆表的内阻应尽可能小,以提高测量的准确性。
然而,由于制造工艺和成本的限制,欧姆表的内阻很难做到完全为零。
因此,在实际测量中,我们需要考虑欧姆表的内阻对测量结果的影响,并进行相应的修正。
一种常用的修正方法是通过并联一个已知电阻,然后测量总电阻,再根据欧姆表的内阻和已知电阻的值进行计算,从而得到被测电阻的实际值。
欧姆表的倍率和内阻之间存在着一定的关系。
欧姆表的倍率选择应根据被测电阻的大小来确定,以保证测量的准确性。
而欧姆表的内阻越小,测量结果就越接近被测电阻的实际值。
在实际测量中,我们需要考虑欧姆表的内阻对测量结果的影响,并进行相应的修正,以获得更准确的测量结果。
欧姆表“十问”欧姆表是中学物理中基本的测量仪器,也是用法最麻烦,最难理解的一个仪器。
在2011年各省市高考试题中,欧姆表的身影在六套试卷中频繁出现。
下面笔者就学生在欧姆表使用过程中的常见问题进行分析。
一、欧姆表的测量原理是什么?欧姆表是由电流表表头、直流电源、电位器和红、黑二表笔串联而成(如图1所示),虚线框内是欧姆表的内部结构的原理图。
(1)当红、黑表笔相接触时(如图1甲),相当于被测电阻0=X R ,调节R 的值,使电流表的指针达到满偏,此时有)/(r R R E I g g ++=--------①所以电流表的满偏刻度处被定为电阻挡的零点。
(2)当红、黑表笔不接触时(如图1乙),相当于被测电阻∞=X R ,此时电流表的电流为零,所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“”位置。
(3)当红、黑表笔间接入某一电阻X R 时(如图1丙),通过电流表的电流xg R R r R E I +++=-------② 可见,一个X R 对应一个电流值,我们可以在刻度盘上直接标出与I 值对应的X R 值,就可以从刻度盘上直接读出X R 的值。
(4)中值电阻:电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的X R 值叫中值电阻,即为欧姆表内阻R R R R ++==r g 内中-------③二、欧姆表的刻度为什么不均匀?磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的,欧姆表的刻度却很不均匀,越向左边越密。
这是因为刻度的疏密程度取决于导数dI/dR x ,由②式得,2()x g x dI E dR r R R R =-+++ 上式表明R x 越大dI/dR x 越小,故越向左边刻度越密。
三、使用欧姆表时,为什么要尽可能利用中央刻度?由于欧姆表刻度不均匀,读数时必然存在误差,当指针在右边时,尽管在表盘上读数较为准确,但乘上大倍率时,误差就会很大;当指针在左边时,由于刻度线太密,数值跳跃很大,无法准确读出电阻值的大小;而中央部分的刻度相对均匀一些,读数也较为准确,因此,测量电阻时,应尽量使指针在中央刻度附近。
如何实现欧姆表的不同倍率
有这样一道实验题,共有两问,现只讨论其第二问,题目如下:
(2)将G 表改装成两种倍率(如“×1”、“×10”)的欧姆表。
现有两种备选电路,如图2和图3所示,则图 (选填“2”或“3”)为合理电路;另一种电路不合理的原因是 ,在合理的电路中,当开关S 合向 端,这时的欧姆表是较大的倍率挡。
答案:图2 原因:图3中的电路c和d所对应的电源电动势和满偏电流(最大电流)相同,则对应中值电阻相同,即同一种倍率(其它答案意思讲酌情给分)
b
在考试时,这道题的得分率很低,即使是得分的同学也有很多是随机猜测的。
学生普遍觉得无从下手,不知如何分析,究其原因,是对“改装成两种倍率(如“×1”、“×10”)的欧姆表”不理解,不知如何实现欧姆表的不同倍率。
要解决欧姆表的不同倍率问题则需要先回顾一下欧姆表的测量原理。
欧姆表是测量电阻的仪表,其测量原理图如右下图所示。
它是由电流表表头、直流电源、电位器和红、黑二表笔串联而成。
虚线框内是欧姆表的内部结构(简化),则r+R 0+ R g 即为欧姆表的内阻R 内。
当被测电阻R x 接入电路后,通过表头的电流
x g R R R r E I +++=0
即 )(0R R r I
E R g x ++-= 由上式可知,对给定的欧姆表,I 与R x 有
一一对应的关系,所以由表头指针的位置可以
知道R x 的大小。
为了读数方便,事先在刻度盘
上直接标出欧姆值。
由欧姆表的原理可以看出,与电流表或
电压表不同,欧姆表的刻度有以下三个显著
特点:
(1)、电流表及电压表的刻度越向右
数值越大,欧姆表则相反,这是由于R x 越小
I 越大造成的。
每个欧姆表刻度盘的最右端
都可标以“0Ω”的数值,因为我们总可以选择R 0的值以保证当R x =0时流过表头
的电流恰好等于它的满刻度电流I g 。
(2)、磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的,欧姆表的刻度却很不均匀,越向左边越密。
这是因为刻度的疏密程度取决于导数dI/dR x ,由通过表头的电流表达式x g R R R r E I +++=0 得,20)
(x g x R R R r E dR dI +++-= 上式表明R x 越大dI/dR x 越小,故越向左边刻度越密。
(3)、电流表及电压表的刻度都是从0到某一确定的值,因此每个表都有一个确定的量程。
但欧姆表的刻度却总是从0到∞欧。
那这是否表明所有的欧姆表都有相同的刻度?是否欧姆表不存在量程问题?不是的!要认识这个问题先让我们再熟悉一下欧姆表的中值电阻。
欧姆表在每次换挡位后测量电阻前都必须进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节调零旋钮使指针指到电流表的满刻度。
因此当R x =0时表头电流等于它的满
刻度电流I g ,所以把R x =0和I=I g
代入 x g R R R r E I +++=0 可得: 0
R R r E I g g ++=
所以x
g g g R R R r R R r I I +++++=)(00 而)(0R R r g ++(欧姆表的内阻)是一定的,所以每一个R x 值都对应一个确定的
I/I g 值。
I/I g 这个数值是很有实际意义的,正是它唯一地决定着表针的位置。
例
如当I/I g =1时,I=I g ,表针指最右端;例如当I/I g =1/2时,I=I g /2,表针指在刻
度盘的中心处,等等。
可以这样理解:每个R x 值决定一个I/I g 值,而每个I/I g 值又决定一个表针位置。
如果两个欧姆表有不同的)(0R R r g ++值,同一R x 就对应不同的I/I g 值,即对应不同的表针位置,它们的刻度情况就不一样。
反之,只
要两个欧姆表的)(0R R r g ++值相等,它们的刻度情况就完全相同(可以共用一个刻度盘)。
欧姆表的)(0R R r g ++叫做它的中值电阻(简称中值)。
因为当R x =)(0R R r g ++时,可得I/I g =1/2,表针恰指正中。
换句话说:中值电阻唯一地
决定了欧姆表的刻度。
中值电阻一经确定,刻度盘的刻度便将全盘定局。
当Rx 的值分别为R 中的2倍、3倍、4倍……时,电流表中的电流I 分别为满度电流Ix 的1/3、 1/4、 1/5……即电表指针的偏转角度为满刻度时的1/3、1/4、1/5……当Rx 的值分别为R 中的1/2、1/3、1/4时,电表指针的偏转角度分别为满偏时的2/3、3/4、4/5……所以,欧姆表的表盘的刻度是不均匀的.
那如何改变欧姆表的测量范围,实现欧姆表的不同倍率呢?虽然任何欧姆表的刻度都从0到∞欧,但因为欧姆表的刻度却很不均匀,越向左边刻度越密,所以当被测电阻R x 很大时就难以得到准确读数。
以人教版新课程教材选修3-1
课本第69页的欧姆表的刻度盘为例,中间刻度为15,如中值电阻为15欧,当Rx 在100欧以上时,读数已很困难, 当Rx 在1000欧以上时,甚至无法读数。
要想准确地测出1000欧左右的阻值,应该换用一个中值电阻较大的欧姆,设想有一个欧姆表,其中值电阻为1500欧,是前面欧姆表的中值电阻的100倍,则可以证明,只要把前面表的每个刻度值乘以100,便可得到该表的刻度值。
于是当R x =1000欧时,表的指针将指在中间附近,读数便准确多。
反之,对于小的R x 值(例
如几欧),则中值电阻为1500欧的表测量就不如前面的表准确。
所以测量大电阻时要用中值大的欧姆表,反之则要用中值小的欧姆表。
实际使用的欧姆表都几个中值(几挡),为了统一使用一个刻度盘,相邻中值之比总是10或100。
例如,
最常用的欧姆表有×1、×10、×100、×1000、等挡。
使用×1挡时,中值就是刻度盘正中的欧姆值;使用×10挡时,中值是刻度盘正中数值的10倍,因而其他刻度值也应乘以10。
其余各挡以此类推。
由此可知,要改变欧姆表的测量范围,实现欧姆表的不同倍率,就是使表盘上的刻度都扩大相同的倍数,中值电阻也不例外。
而中值电阻就等于欧姆表的内阻,所以也就是改变欧姆表的内阻,根据g
g I E R R r R R =++==)(0内中 可知改变欧姆表的内阻,有两种途径:改变电源电动势或改变电路中的最大电流I g 值。
在2008年苏、锡、常、镇四市高三教学物理试题中的实验题中,要改装成两种倍率(如“×1”、“×10”)的欧姆表,而图2和图3所对应的电路中的电源均只有一个,则只通过改变电路中的最大电流I g 值来改变中值电阻。
而图3中无
论是接c还是d,使电流表满偏的最大电流是一样的,则所对应的欧姆表的内阻相同,即中值电阻相同,也就是对应同一个倍率,而图2中接a和接b,使电流表满偏的最大电流是不一样的,则所对应的欧姆表的内阻不相同,即中值电阻不相同,从而实现了不同的倍率,所以选图2。
又因为图2中接b端时的最大电流比接a端时小 ,由 g
g I E R R r R R =
++==)(0内中 可知,接b端所对应中值电阻大,则这时的欧姆表是较大的倍率挡。
现在我们再来看看人教版选修3一1“多用电表”一节中,第68页的插图中图2.8-5,画的是多量程多用电表示意图。
教材中说明图中电流、电压、电阻挡各有两个量程,观察电路图可知,1、2挡为电流挡;5、6挡为电压挡;而3、4挡应为电阻挡。
但仔细观察电路图,发现3、4支路的差别在于支路4多串联了一个定值电阻R,这样真的能起到实现不同的倍率吗?
欧姆表在测量电阻之前首先要进行欧姆挡调零,即将红黑表笔短接,再调节可变电阻,使电路中的电流达到满偏,不难发现,3、4支路在调零时由于表头相同,且电源的电动势也一样,则满偏时电路中的总电阻是一样的,虽然支路4中多了一个定值电阻,但调零时可变电阻将调得更小。
所以教材中的电路图在开关打到3、4挡时所对应的欧姆表的中值电阻是相同的,所以倍率也是相同的。
那如何来实现欧姆表的不同倍率,从而达到改变量程的目的?一般有两种途径:一是电路中的最大电流I g 值不变而改变电源电动势,可以在教材原插图的
基础上,只要改变3、4支路中的电源电动势大小(即用两个不同的电源),可以把支路4中的电源符号E改为E΄;两是电源电动势不变而改变电路中的最大电流I g 值,如下图(右图)所示,可在电流表表头上想办法,在电流表表头上并
联多个电阻,即把G表改装成不同量程的电流表,再加一个选择开关即可实现不同的倍率。
参考文献:1、人教版新课程教材选修3-1课本
2、电磁学 梁灿彬 秦光戎 梁竹健 高等教育出版社 1980年
右图。