欧姆表换挡原理.doc

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浅谈欧姆表换挡原理

如图 1 所示是人教版选修3一1“多用电表”一节中,画的多量程多

用电表示意图,其中 3、4 挡为电阻挡。许多学生提出疑问,欧姆表为什么

有两个电源呢?它又是如何改变倍率的呢?

要回答这两个问题则需要先明确欧姆表的测量原理。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 2 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 2 甲),相当于被测电阻 0

R ,调 X

节 R的值,使电流表的指针达到满偏,此时有

I g g -------- ①

E /( R R r)

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 2 乙),相当于被测电阻 R ,

X

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

电流 R 时(如图 2 丙),通过电流表的

X

E

I ------- ②

Rg r R R

x

可见,一个 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

X 应的 R 值,就可以从刻度盘上直接读出 X R 的值。 X

(4)中值电阻:电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的 R 值叫中

X

值电阻,即为欧姆表内阻

中 ------- ③

R R Rg r R

以上是欧姆表的测量原理。

现在我们让 ①、②两式做比,得

r R R

I

I

g

g (r R R ) R

g xg

(r R R ) R ------- ④

上式中 I/I g 这个数值具有重要意义,就是每一个 I/I

g 数值与表针的位

置一一对应。 例如当 I/I g=1 时,I=I g,表针指最右端;当I/I g=1/2 时,I=I g/2 ,

表针指在刻度盘的中心处,其对应关系见下面表格,其中 α为指针满偏时

的偏角,用 β表示电流为 I 时指针的位置。

I I

g

0 1

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

10 9

10 1

指 针 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 10

偏 角 10 10 10 10 10 10 10 10

β

对 应

电 阻

9R 中

4R 中

7

3

R 中

3

2

R 中

R 中

2

3

R 中

3

7

R 中

1

4

R 中

1

9

R 中

0 R

x

再由 ③、 ④整理,得

I g

Rx (r R R)( 1) R中(

g

I I

I g

1) 据此算出指针的每个 I/I

g 数值 所对应的电阻值,如上面表格所示。这样每

一个指针位置又与 R 一一对应。 x

可见,若两个欧姆表的 R 相等,则它们的刻度情况就完全相同(可以 中

共用一个刻度盘)。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。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,只需改变中值电阻即可。例如使 R 变 中

为原来的 10 倍,则指针所对的刻度值也就变为了原来的 10 倍。

那么,又该如何改变中值电阻呢?由 ①、③,得

E

R R (r R R0) 中

内 g I

g

可知,要改变中值电阻有两种途径:一是电路中的最大电流 I

g 值不变

而改变电源电动势,在图 1 中就使用了这种方法,注意3、4支路中的电

源电动势大小是不同的;二是电源电动势不变而改变电路中的最大电流 I

g

值,如图 3 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。