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
内
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。