歐姆表實(shí)現(xiàn)不同倍率的原理

1、如何實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率有這樣一道實(shí)驗(yàn)題，共有兩問，現(xiàn)只討論其第二問，題目如下：（2）將G表改裝成兩種倍率（如“X 1”、“X10”）的歐姆表?，F(xiàn)有兩種備 選電路，如圖2和圖3所示，則圖選填“2”或“3”）為合理電路；另一 種電路不合理的原因是 ,在合理的 電路中，當(dāng)開關(guān)S合向 端，這時(shí)的歐姆表是較大的倍率擋。Rb（最大電流原Rb圖3中的電路cN d應(yīng)的&S電動(dòng)勢(shì)和滿偏電流以電阻相同，即同一種倍率|（具它答案意思講酌情給Rc分)R在考試時(shí)a這道題的得分率很低，也便是得分加學(xué)也有很多是隨機(jī)猜測(cè)S的。學(xué)生普遍覺得無從、手，不知如何分析,究其原因,是對(duì)“改裝成兩種倍率（如E、“X 10”)要

2、解決圈2表的才的歐姆表”不理解一知E何實(shí)c三同倍率問題則需要兒回顧一下同倍率。3表的則量原理。歐姆表是測(cè)量電阻的儀表，其測(cè)量原理圖如右下圖所示。它是由電流表表頭、直流電 源、電位器和紅、黑二表筆串聯(lián)而成。虛線框內(nèi)是歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)化） 則r+Ro+ Rg即為歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)。當(dāng)被測(cè)電阻R接入電路后，通過表頭的電流r Rg Ro Rx即Rx E （r Rg Ro）由上式可知，對(duì)給定的歐姆表，I與R有 一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以由表頭指針的位置可以 知道R的大小。為了讀數(shù)方便，事先在刻度盤 上直接標(biāo)出歐姆值。由歐姆表的原理可以看出，與電流表或 電壓表不同，歐姆表的刻度有以下三個(gè)顯著 特點(diǎn)：（1）、電

3、流表及電壓表的刻度越向右數(shù)值越大，歐姆表則相反，這是由于 R越小I越大造成的。每個(gè)歐姆表刻度盤的最右端都可標(biāo)以“0Q”的數(shù)值，因?yàn)槲覀兛偪梢赃x擇 R的值以保證當(dāng)R=0時(shí)流過表頭的電流恰好等于它的滿刻度電流I go(2)、磁電式電流表及電壓表的刻度是均勻的，歐姆表的刻度卻很不均勻，越向左邊越密。這是因?yàn)榭潭鹊氖杳艹潭热Q于導(dǎo)數(shù) dI/dRx,由通過表頭的電流表達(dá)式IE得，生rRgR0RxdRxETZZ- 、2(rRgRoRx)上式表明Rx越大dI/dRx越小，故越向左邊刻度越密。(3)、電流表及電壓表的刻度都是從 0到某一確定的值，因此每個(gè)表都有 一個(gè)確定的量程。但歐姆表的刻度卻總是從0到8歐。

4、那這是否表明所有的歐姆表都有相同的刻度是否歐姆表不存在量程問題不 是的！要認(rèn)識(shí)這個(gè)問題先讓我們?cè)偈煜ひ幌職W姆表的中值電阻。歐姆表在每次換擋位后測(cè)量電阻前都必須進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針指到電流表的滿刻度。因此當(dāng)R=0時(shí)表頭電流等于它的滿刻度電流Ig,所以把 R=0和I=I g代入 IEr Rg R0 Rx 可得:所以工r &R0Ig (rRgR0)Rx而(r Rg R0)(歐姆表的內(nèi)阻)是一定的，所以每一個(gè) Rx值都對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的 I/I g值。I/I g這個(gè)數(shù)值是很有實(shí)際意義的，正是它唯一地決定著表針的位置。例 如當(dāng)I/I g=1時(shí)，I = I g,表針指最右端

5、；例如當(dāng)I/I g=1/2時(shí)，I = I g/2,表針指在刻 度盤的中心處，等等?？梢赃@樣理解：每個(gè)R值決定一個(gè)I/I g值，而每個(gè)I/I g值又決定一個(gè)表針位置。如果兩個(gè)歐姆表有不同的(r Rg R0)值，同一 R就對(duì)應(yīng)不同的I/I g值，即對(duì)應(yīng)不同的表針位置，它們的刻度情況就不一樣。反之， 只 要兩個(gè)歐姆表的(r Rg R0)值相等，它們的刻度情況就完全相同(可以共用一 個(gè)刻度盤）。歐姆表的（r Rg Ro）叫做它的中值電阻（簡(jiǎn)稱中值） 。因?yàn)楫?dāng) R二（r Rg Ro）時(shí)，可得I/I g=1/2,表針恰指正中。換句話說：中值電阻唯一地 決定了歐姆表的刻度。中值電阻一經(jīng)確定，刻度盤的刻度便將

6、全盤定局。當(dāng) Rx 的值分別為R中的2倍、3倍、4倍時(shí)，電流表中的電流I分別為滿度電流 Ix的1/3、1/4、1/5即電表指針的偏轉(zhuǎn)角度為滿刻度時(shí)的 1/3、1/4、 1/5當(dāng)Rx的值分別為R中的1/2、1/3、1/4時(shí)，電表指針的偏轉(zhuǎn)角度分 別為滿偏時(shí)的2/3、3/4、4/5所以，歐姆表的表盤的刻度是不均勻的.那如何改變歐姆表的測(cè)量范圍，實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率呢雖然任何歐姆表 的刻度都從0到歐，但因?yàn)闅W姆表的刻度卻很不均勻，越向左邊刻度越密，所 以當(dāng)被測(cè)電阻R很大時(shí)就難以得到準(zhǔn)確讀數(shù)。以人教版新課程教材選修3-1課本 第69頁的歐姆表的刻度盤為例，中間刻度為 15,如中值電阻為15歐，當(dāng)Rx在

7、 100歐以上時(shí)，讀數(shù)已很困難，當(dāng)Rx在1000歐以上時(shí)，甚至無法讀數(shù)。要想準(zhǔn)確 地測(cè)出1000歐左右的阻值，應(yīng)該換用一個(gè)中值電阻較大的歐姆，設(shè)想有一個(gè)歐 姆表，其中值電阻為1500歐，是前面歐姆表的中值電阻的100倍，則可以證明， 只要把前面表的每個(gè)刻度值乘以 100,便可得到該表的亥度值。于是當(dāng)R=1000歐時(shí)，表的指針將指在中間附近，讀數(shù)便準(zhǔn)確多。反之，對(duì)于小的R值（例如幾歐），則中值電阻為1500歐的表測(cè)量就不如前面的表準(zhǔn)確。 所以測(cè)量大電阻時(shí)要 用中值大的歐姆表，反之則要用中值小的歐姆表。實(shí)際使用的歐姆表都幾個(gè)中值 （幾擋），為了統(tǒng)一使用一個(gè)刻度盤，相鄰中值之比總是 10或100。例

8、如，最常 用的歐姆表有X 1、X10、X100、X1000、等擋。使用X 1擋時(shí)，中值就是刻度 盤正中的歐姆值；使用x 10擋時(shí)，中值是刻度盤正中數(shù)值的10倍，因而其他刻 度值也應(yīng)乘以10。其余各擋以此類推。由此可知，要改變歐姆表的測(cè)量范圍，實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率，就是使表 盤上的刻度都擴(kuò)大相同的倍數(shù)，中值電阻也不例外。而中值電阻就等于歐姆表的內(nèi)阻，所以也就是改變歐姆表的內(nèi)阻，根據(jù)R中 飛 （r Rg R0） 可知改 I g變歐姆表的內(nèi)阻，有兩種途徑：改變電源電動(dòng)勢(shì)或改變電路中的最大電流Ig值。在2008年蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三教學(xué)物理試題中的實(shí)驗(yàn)題中，要改裝成 兩種倍率（如“X 1”、“X10

9、”）的歐姆表，而圖2和圖3所對(duì)應(yīng)的電路中的電源均只有一個(gè)，則只通過改變電路中的最大電流Ig值來改變中值電阻。而圖3中無 論是接c還是d ,使電流表滿偏的最大電流是一樣的， 則所對(duì)應(yīng)的歐姆表的內(nèi)阻 相同，即中值電阻相同，也就是對(duì)應(yīng)同一個(gè)倍率，而圖2中接a和接b,使電流 表滿偏的最大電流是不一樣的，則所對(duì)應(yīng)的歐姆表的內(nèi)阻不相同， 即中值電阻不 相同，從而實(shí)現(xiàn)了不同的倍率，所以選圖2。又因?yàn)閳D2中接b端時(shí)的最大電流 比接a端時(shí)小，由R中R內(nèi)（r Rg R°） -E可知，接b端所對(duì)應(yīng)中值電阻I g大，則這時(shí)的歐姆表是較大的倍率擋。現(xiàn)在我們?cè)賮砜纯慈私贪孢x修3 1 “多用電表” 一節(jié)中，第 6

10、8頁的插圖 中圖2 .8-5 ,畫的是多量程多用電表示意圖。教材中說明圖中電流、電壓、電阻擋各有兩個(gè)量程，觀察電路圖可知，1、 2擋為電流擋；5、6擋為電壓擋；而3、4擋應(yīng)為電阻擋。但仔細(xì)觀察電路圖， 發(fā)現(xiàn)3、4支路的差別在于支路4多串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R,這樣真的能起到實(shí)現(xiàn)不同的倍率嗎歐姆表在測(cè)量電阻之前首先要進(jìn)行歐姆擋調(diào)零，即將紅黑表筆短接，再調(diào) 節(jié)可變電阻，使電路中的電流達(dá)到滿偏，不難發(fā)現(xiàn)，3、4支路在調(diào)零時(shí)由于表 頭相同，且電源的電動(dòng)勢(shì)也一樣，則滿偏時(shí)電路中的總電阻是一樣的， 雖然支路 4中多了一個(gè)定值電阻，但調(diào)零時(shí)可變電阻將調(diào)得更小。 所以教材中的電路圖在 開關(guān)打到3、4擋時(shí)所對(duì)應(yīng)的歐姆表的中值電阻是相同的， 所以倍率也是相同的。那如何來實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率，從而達(dá)到改變量程的目的一般有兩種途 徑：一是電路中的最大電流Ig值不變而改變電源電動(dòng)勢(shì)，可以在教材原插圖的基 礎(chǔ)上，只要改變3、4支路中的電源電動(dòng)勢(shì)大?。从脙蓚€(gè)不同的電源），可以把支路4中的電