物理3-1第二章恒定电流 第11讲 多用电表原理

[目标定位] 1.知道欧姆表测量电阻的原理，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力.2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.3.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能．

一、欧姆表

1．内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成． 2．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成．

3．测量原理：如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝E

.改变被测电阻Rx的阻值，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在

Rx＋R＋Rg＋r

刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．

图1

4．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路欧姆EE

定律知Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R.

Igr＋Rg＋R深度思考

(1)当红、黑表笔短接时，指针指示的位置标出的电阻值为多少？红、黑表笔断开时，指针指示的位置标出的电阻值为多少？

(2)当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时Rx与欧姆表内阻有什么关系？ 答案 (1)0 ∞ (2)相等

例1 把一量程6mA、内阻100Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图2所示，现备有如下器材：A.电源E＝3V(内阻不计)；B.变阻器0～100Ω；C.变阻器0～500Ω；D.红表笔；E.黑表笔．

图2

(1)变阻器选用________．

(2)红表笔接________端，黑表笔接________端．

(3)电流表2mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________；电流表3mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________．

E

解析 (1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig＝，解得R0＝400Ω，

Rg＋R0故变阻器应选C.

(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端．

E

(3)电流I＝2mA时，有I＝，解得

Rg＋R0＋Rx

E

Rx＝1000Ω.电流I′＝3mA时，I′＝，解得Rx′＝500Ω.

Rg＋R0＋Rx′答案 (1)C (2)N M (3)1000Ω 500Ω

(1)当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零旋钮，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”．(如图3所示)

图3

(2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀．

(3)欧姆表偏角(偏角是相对零电流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小． (4)中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R时，电流为I＝度盘的中央，该电阻叫中值电阻．

E1

＝Ig，此时指针指在刻

Rx＋R＋Rg＋r2

二、多用电表

1．最简单的多用电表原理

如图4所示，分别把电流表、欧姆表、电压表的电路示意图组合在一起，就是最简单的多用电表的电路．

图4

(1)电流表的改装原理：由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表． (2)电压表的改装原理：由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表． (3)欧姆表的改装原理：内部有电源，将对应Rx的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表． 2．外形构造

如图5所示，使用前应该调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度．不使用的时候应该把选择开关旋转到OFF位置．

图5

例2 如图6所示是简化的多用电表的电路图．转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是( )

图6

A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大 B．S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大 C．S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大 D．S与5连接时，多用电表就成了欧姆表

解析 S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1＋R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻．综上所述，正确答案为A、D. 答案 AD

多用电表中电流的流向：

红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔.

?1?电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出.

?2?电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”. ?3?使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”.

1．(欧姆表的原理)用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便，缺点是读数不够精确，尤其是当表内电池的电动势下降后，测出的电阻值与真实值之间有较大的差异．如图7甲是一个欧姆表的电路结构图，图乙是其表盘的刻度(该刻度值是按照表内电池电动势为1.5V的正常值而刻1

制的)．已知在电流满偏刻度的处所标的电阻值为15Ω，如图乙所示．问：

2

图7

(1)该欧姆表的内阻(即Rg、r和R之和)多大？ 1

(2)在满偏刻度的B点所标的电阻值为多大？

3答案 (1)15Ω (2)30Ω

1

解析 (1)该欧姆表的内阻等于电流满偏刻度的处所标的电阻值，即R内＝15 Ω.

2E

(2)设电流表的满偏刻度为Ig，根据闭合电路欧姆定律，有：Ig＝①

R内1IgE

当电流为满偏刻度时，有＝②

33R内＋RB由①②解得：RB＝2R内＝30 Ω

2．(多用电表的认识)(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是( ) A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度 B．电阻刻度是不均匀的

C．电阻刻度上零刻度与直流电流的最大刻度线相对应 D．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应 答案 ABC

解析 直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度，故A正确；由I＝E

，故电阻的刻度线是不均匀的，刻度值越大处刻度线越密，故B正确；多用表的电阻

R内＋Rx

刻度线大小与电流、电压的刻度线大小相反，电流最大处，电阻为0.故C正确，D错误．

题组一 欧姆表的原理

1．(多选)欧姆表的内部电路如图1所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是( )

图1

A．欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律 B．电路图中左侧的表笔为黑表笔 C．欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度 D．欧姆表表盘的中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0 答案 AD

解析 欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A正确；电流从黑表笔出，红表笔进，BIg错误；“∞”刻度在刻度盘的左端，C错误；当欧姆表指针指在中间位置时，＝

2

EE

，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0，D正

R0＋Rg＋r＋RxR0＋r＋Rg确．

2．用欧姆表测一个电阻R的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定( ) A．R＝150Ω B．R＝1500Ω C．1000Ω＜R＜1500Ω D．1500Ω＜R＜2000Ω 答案 C

解析 表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1000Ω＜R＜1500Ω，故选C.

3．一个用满偏电流为3mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如用它测量一个未知电阻时，指针指在1mA处，则被测电阻的阻值为( ) A．1000Ω C．1500Ω 答案 A

EE－－

解析 设欧姆表的内阻为R内，由欧姆定律知：3×103A＝，1.5×103A＝，所

R内R内＋500ΩE－

以R内＝500Ω，E＝1.5V，又1×103A＝，所以Rx＝1000Ω.

R内＋Rx

4．如图2是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值41

为R的电阻时，指针偏转至满刻度处．现用该表测一未知电阻，指针偏转至满刻度的处，

55则该电阻的阻值为( )

B．5000Ω D．2000Ω

图2

A．4RB．5RC．10RD．16R 答案 D

解析 当进行欧姆调零时，根据闭合电路欧姆定律，此时欧姆表满偏，即Ig＝

E

，当测量阻R内

4IgEIgE

值为R的电阻时，有＝，设待测电阻的阻值为Rx，则有＝，联立各式解得5R内＋R5R内＋RxRx＝16R，故D对．

5．如图3所示，欧姆表刻度盘中，未使用时指针指A，两表笔短接时指针指B.若欧姆表的总内阻为24Ω，C是A、B的中点，D是A、C的中点，则D点的刻度值为( )

图3

A．36Ω C．24Ω 答案 C

解析 由欧姆表原理：Ig＝得：Rx＝3R内＝72Ω.

题组二 多用电表的简单认识

6．(多选)关于多用电表，下列说法正确的是( )

A．多用电表是电压表、电流表、欧姆表共有一个表头改装而成的

B．用多用电表无论是测电压、电流还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势 C．多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的 D．用多用电表测电压、测电流和测电阻时，电流都是从红表笔流入的 答案 AD

7．多用电表是实验室常用的实验器材之一，其原理是闭合电路的欧姆定律，它能测电阻、电压、电流等．如图4为多用电表的内部构造，如果用它来测量某电阻的阻值，则应将开关扳到________或________位置；其中5、6挡位为测量________挡，且________挡量程比较大，1、2挡位为测量________挡，________挡量程比较大．

E1IgE

，当指针指在D点时，电流为满偏电流的，则由＝，44R内＋RxR内

B．72Ω D．12Ω

图4

答案 3 4 电压 6 电流 1

解析 使用欧姆挡时需要电表内接电源，所以3、4为欧姆挡；由于串联电阻具有分压作用，

所以将灵敏电流计的表头改装成电压表时应串联电阻，故5、6为电压挡，又因串联电阻越大，量程越大，所以6挡量程比较大；由并联电阻的分流作用知1、2为电流挡，1、2两挡测电Ig?Rg＋R2?IgRg流的对应量程分别为I1＝＋Ig，I2＝＋I，可知I1＞I2.

R1R1＋R2g题组三 综合应用

8．如图5所示为一简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．

图5

答案 红 5 变大

EE1

解析 由I＝及Ig＝，且指针指在刻度盘中央，I＝Ig＝150μA，联立

2Rg＋R＋r＋RxRg＋R＋r解得Rx＝5kΩ；因欧姆表的内阻变大，接入同样的被测电阻，通过的电流变小，欧姆表读数变大．

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