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1、浅谈欧姆表换挡原理 如图 1 所示是人教版选修一“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 X R，调 节 R的值，使电流表的指针达到满偏，此时有 )/(rRREI gg - 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
2、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 2 丙），通过电流表的 电流 xg RRrR E I- 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 RRRRr g内中 - 以上是欧姆表的测量原理。 现在我们让 、两式做比，得 xg g g RRRr RRr I I )( - 上式中 I/I g这个数值具有重要意义，就是每一个I
3、/Ig数值与表针的位 置一一对应。 例如当 I/Ig=1时， I=Ig， 表针指最右端；当 I/Ig=1/2 时， I=Ig/2 ， 表针指在刻度盘的中心处，其对应关系见下面表格，其中为指针满偏时 的偏角，用 表示电流为 I 时指针的位置。 g I I 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 1 指 针 偏 角 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 对 应 电 阻 x R 中 R9 中 R4 中 R 3 7 中 R 2 3 中 R 中 R 3 2 中 R 7 3 中 R 4 1 中 R
4、 9 1 0 再由、整理，得 )1)1)( I I R I I RRrR gg gx （ 中 据此算出指针的每个I/Ig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 x R一一对应。 可见，若两个欧姆表的 中 R相等，则它们的刻度情况就完全相同（可以 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 中 R变 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、，得 g g I E RRrRR)( 0内中 可知，要改变中值电阻有两种途径：一是电路中的最大电流Ig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、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Ig 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。