十问欧姆表

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多用电表在人教版高中物理必修一教材中占了两节，分别为“多用电表的原理”和“练习使用多用电表”，但在考试中更多的是考查欧姆表。下面就学生对欧姆表常见的疑惑进行解答。

一问：欧姆表是用来测量什么的？

答：测量不同的物理量会采用不同的测量仪器，正像电压表用来测电压、电流表用来测电流一样，欧姆表就是用来粗略测量电阻阻值的。

二问：欧姆表在测量电阻时，需要有外电源给电阻通电吗？

答：因为欧姆表内部有自身电源，当测量电阻的阻值时，为了防止损毁欧姆表，必须将电阻与外电源断开，测量过程中的电压完全由欧姆表内部的电池提供。测量纯电阻时哪只表笔连接电阻的哪一端没有要求限制。

三问：用欧姆表测量二极管的电阻时，对红黑表笔的连接有要求吗？

答：是否需要考虑两个表笔连接待测电器的哪一端，与待测电阻的性质有关。用欧姆表测量二极管的正向和反向电阻时，必须要考虑两个表笔的连接问题。在测量二极管正向电阻时，需要将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极；在测量二极管的反向电阻时，应将黑表笔接二极管的负极，红表笔接二极管的正极，如图1所示。

图1

四问：欧姆表为什么是粗略测量电阻？

答：因为欧姆表的表盘刻度不均匀，且阻值越大，表盘刻度就越密，所以无法准确读出电阻阻值。

五问：欧姆表的表盘刻度不均匀要从其结构和工作原理进行研究，那么欧姆表的结构是什么样的呢？

答：欧姆表内部由三部分组成，分别是电源、电流表和调零电阻，由两根表笔与外部待测电阻相连，黑表笔连接内部电源的正极，红表笔则连接内部电源的负极，如图2所示。

图2

六问：欧姆表的工作原理是什么呢？

答：欧姆表内置有一个电流表，其工作原理是闭合电路欧姆定律，电流（其中Rx为待测电阻、r为内部电池内阻、Rg为电流表内阻、R0为调零电阻的阻值），由表达式可知电流I并不与待测电阻Rx成正比。因此也决定了欧姆表的表盘不是均匀的。

七问：如何确定欧姆表的表盘刻度呢？

答：通常我们把r+Rg+R0三者的总和叫作欧姆表的内阻，当Rx=0时，根据欧姆定律有Ig=当则有Rx=r+Rg+R0，此时指针刚好指着刻度盘的正中间，我们把此时的电阻叫作中值电阻Rx=R中=r+Rg+R0。通过前面的分析，我们知道了欧姆表三个特定位置的阻值，分别是Rx=0时I=Ig，指针指向最右端；Rx=R中时，指针指向表盘正中间位置；当Rx=∞时，I=0，指针指向最左端。根据当 R=2R、3R、4R……nR,此时x中中中中的电流就分别为满偏电流Ig的，此时电表指针偏转的角度为电流满偏刻度的而当时，电表指针的偏转角度分别为满偏时的可见，一个Rx对应一个电流值，假如我们在刻度盘上直接标出与电流I值相对应的Rx值，在这个刻度盘上就可以直接读出的Rx值了。现在我们可以通过一个表格进行一下对比，设Ig为电流计的满偏电流，Rx为待测电阻阻值，I为两表笔间接入Rx时流经电流计的电流，此时电流计指针的偏角为α，电流计满偏时的指针偏角为θ，以电流的十分之一为单位列表分析：

?

通过这个表格能清晰地看出指针偏角和电流是正比且一一对应，但是电阻Rx没有按照正比关系对应。综上所述，欧姆表的表盘刻度是不均匀的，指针偏角越小，电阻越大，流经电流表的电流越小，且刻度越来越密。

欧姆表跟其它表一样也是有量程的，欧姆表的量程是∞，且∞在刻度盘的最左端。当两个表笔断开时，整个电路成断路状态，没有电流通过电流表，此时电流为零，电阻最大∞。当两表笔间短接时，流经电流表的电流最大，应指向电流表的量程，即最右端，此时的外接电阻为零，也就是说欧姆表电阻为零的刻度在表盘的最右端，这也是欧姆表区别于其它表的不同之处。

八问：欧姆表是如何改变倍率的？

答：通过上面的分析不难发现，若欧姆表的中值电阻相同了，即指针位置为处的电阻相同了，那么处的电阻也就都相同，换句话说，这样的欧姆表表盘就是通用的，欧姆表就是一样的了。要想改变欧姆表档位，即指针指到同一位置的电阻要发生变化，也就不难想象要从改变中值电阻入手了。Ig=R由E和I决定，所以调整欧中g姆表的倍率实际上就是通过改变E和Ig来实现的。，可见，改变中值电阻可以通过电动势E和满偏电流Ig来实现。方案有两种：第一，控制满偏电流Ig不变，只改变电源的电动势E；第二，控制电源的电动势E不变，只改变满偏电流Ig。

如图3所示为人教版教材选修3-1第二章恒定电流第8节《多用电表的原理》一节给出的多量程多用电表示意图，其中E和E΄电动势是不同的，其中的3和4挡为电阻挡，通过选择挡位实现方案一。

图3

图4

如图4所示，电源的电动势不变，通过并联在电流计的三个阻值不同的电阻，将电流计改装成三个量程不同的电流表，也就是改变流经内部的最大电流，实现了方案二。这就是欧姆表换挡改变倍率的原理。

九问：应该如何使用欧姆表测量电阻？

答：1.先看欧姆表的指针是否指到电流的零点，如果没有指到电流零点则需要进行机械调零。

2.测量电阻之前，先用两表笔试触电阻，根据指针的偏角选择欧姆表的倍率。

3.然后将两表笔短接，进行欧姆调零，通过旋转调零电阻旋钮，将指针调到指向电流最大处。

4.将两表笔接在待测电阻两端，读出指针所指的阻值，然后乘以所选倍率，即是待测电阻的阻值。

5.如果测量多个电阻，每换一次倍率都需要重新调零。

十问：使用欧姆表测量完毕，应如何存放欧姆表呢？

答：测量完毕后，应拔出两个表笔，选择开关置于 OFF挡或交流电压最高挡位置。

练习1：欧姆表的中值电阻只决定于E和Ig，若欧姆表表头的满偏电流Ig=50μA，设计时要求中值电阻为R中=250kΩ，那么应该用多大的电源电压？

练习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5和图 6所示，则图__（选填“5”或“6”）为合理电路；另一种电路不合理的原因在于，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。

图5

图6

分析：图6中电源和电流计都没有发生变化，因此对于图6，无论开关接到c端还是d端，都不能改变E和Ig，所以图6是不能改变欧姆表倍率的。而图5中电流计跟两个电阻RA、RB并联，实际上就是把电流计改装成两种不同量程的电流表，这样就可以通过改变电流表的Ig来改变欧姆表的倍率，所以正确电路应该选择图5。开关接a处，改装后的电流表量程偏大，所以根据，此时的R就偏小；开关接b中处时R中偏大。因此，本题的答案是正确电路为图5，开关合上b时倍率较大。

掌握了欧姆表的中值电阻概念和换挡原理，这两个问题就能迎刃而解。教学中可以适当拓宽欧姆表的内容，使学生能够把握欧姆表的工作原理，轻松驾驭灵活多变的题目。