对多用电表欧姆挡的内阻及欧姆表原理图的探讨资料下载.pdf

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R内=E/I,I变大,说明R内变小.由此得出了结论一.结论2.欧姆表由低挡位转换到高挡位时,内阻变大选择好某一挡位,直接将表笔短接调好零,此时流过表头的电流等于它的满偏电流Ig,有:

Ig=ER内;

在此状态下,将一电阻Rx接入表笔间,I=ER内+Rx,有IIg=R内R内+Rx,当Rx=R内时,I=Ig2,即指针指到刻度盘中央,此时的Rx叫作中值电阻.由上述分析可知,欧姆表在某一个挡位时的内阻就等于这一挡位的中值电阻值,这就是我们常说的“半偏法”.这两种推理过程都没有问题,但得出了不同的结论,到底是怎么同事呢?

鉴于物理学科实验性强的特点,本着科学严谨的态度,我动手查阅了各种资料,并亲自拆开了一个万用电表研究其内部电路,形成了自己的一些观点,现拿出来与各位同行商讨.首先肯定一点:

用半偏法确定万用电表欧姆挡各挡位的内阻是绝对正确的,即倍率大的挡位对应的内阻肯定大,倍率小的挡位对应的内阻值小.那么为什么会出现结论一所述的现象呢?

笔者认为教学用书及多数参考书上给出的欧姆表原理图有不足之处:

它很容易让人误认为流过表头的电流就等于流过干路的电流,因此,结论一的得出的也是“有据可依”的.那么,欧姆表的内部结构是什么?

其内阻究竟是由哪几部分组成呢?

下面是MF-16型多用电表的欧姆挡部分电路图.（图2）图2此型号多用电表的规格指标如下:

R1=5.51,R2=49.59,R3=1048,R4=709,R5=700,RM=1000,R11=5.18k,R12=60.6,表头满偏电流Ig=157A,表头刻度盘中央示数为6.由图可知,多用电表欧姆挡的内阻由以下几部分组成:

并联分流电阻Rs=R1+R2+R3+R4+R5=2512.1,表头的实际电阻RM=1000,欧姆挡固定电阻R11、R12,选择1k倍率挡时,K1、K2使触片和接点1相连;

选择10倍率挡时,K1将触点1和触点2相连.分析电路结构结合串并联电路的特点可知,表头指针的偏转角度只能反映流过表头这一支路电流的大小,并不能反映出电路中总电流的大小,因此也就不能通过指针的偏转来判定电路中的总电流的大小,即不能通过指针的偏转来判定欧姆表内阻的大小.那么为什么会出现结论一中描述的现象呢?

请看笔者对这一现象的探索过程.1选择10倍率挡此时欧姆挡的电路简化为如图3所示.这挡欧姆刻度线的中央值是610=60,即10倍率挡的表内总内阻是60.由于电源电压为1.5V,当将两表笔短接时.电路中的总电流为:

IM=电源电压（U）中心阻值=1.560A=0.025A=25000A,其中IM=电源电压R12=1.560.6A=24752.4A,所以IM=IM-IM=（25000-24752.4）A=247.6A.此时对欧姆表进行调零.假设触头将R5分为两部分左边:

R51和右边:

R52,此时流过表头的电流刚好33第26卷第6期物理教师Vol.26No.62005年PHYSICSTEACHER（2005）等于表头的满偏电流Ig,由并联电路特点可得:

（R1+R2+R3+R4+R52）（IM-Ig）=（RM+R51）Ig.所以R52=IgIM（Rs+RM）-（R1+R2+R3+R4）=157247.6（2512+1000）-1812.1=414.9,R51=R5-R52=（700-414.9）=285.1.可见调零结束后R5被分为414.9和285.1两部分,此时表头刚好达到满偏,流过表头的电流为Ig=157A.图3图42选择1k倍率挡当由10倍率挡换到1k倍率挡后,在没有进行欧姆调零前将表笔短接,我们来计算一下流过表头的电流值.此时,电路简化为如图4所示.此时表头回路中总电阻为:

R并=（RM+R51）（Rs-R51）（RM+R51）+（Rs-R51）=1285.12226.91285.1+2226.9=814.9.电路中总电阻为:

R=R并+R11=（814.9+5180）=5994.9.电路中总电流为:

IM2=电源电压R=1.55994.9=250.2A.根据并联电路的分流特点,此时流过表头的电流为:

Ig=Rs-R51Rs+RMIM2=2226.93512250.2A=158.6A.比较Ig和Ig,可见IgIg,即由小倍率挡换成大倍率挡时,进行欧姆调零前短接表笔时流过表头的电流大于表头的满偏电流,即会发生结论一所描述的现象.鉴于此,我们在使用欧姆表测量电阻时,挡位的选择应该遵循一定的顺序:

在估测待测电阻阻值的基础上,先选择高挡位,若达不到要求,再换用低挡位,这样可以避免在转换挡位过程中不小心将表笔短接,使流过表头的电流大于其满偏电流而损坏电表,起到了保护电表的作用.由以上对问题的探讨过程可以看出,在平时的物理教学过程中,除了对学生进行物理理论的教学外,还应该使学生对物理学科“理论联系实际”这一特点有足够充分的认识,从而使他们认识到在解决物理问题时,不仅要掌握足够的理论知识,还要考虑生活实际,这也能够增强学生解决实际问题的能力,很符合当前教育改革和素质教育的要求.图5最后,笔者想对教材上的欧姆表原理图提一点建议:

将欧姆表原理图画为图1所示,违背了物理知识的科学性和严密性,同时可能给学生甚至教师对知识的理解造成误导,因此,笔者认为将图1改为图5比较科学合理.参考文献:

1张同恂等.物理（必加选）第二册,人民教育出版社,2000.（收稿日期:

2005-03-08）图5（上接第32页）轨道侧面均安有刻度尺,可控制竖直高度和测出水平距离.配有质量分别为100g和200g左右的钢球各一只,可以改变物体的质量;

玻璃底板一块,一面贴了毛巾的三夹板一块,可以分别插入水平轨道中,从而改变水平面的粗糙程度;

4cm6cm8cm的硬质木块一块.实验前先调节底板下三个螺母使底板水平（重锤对准底板上红点即可）.探究动能大小跟什么有关时,在水平轨道上插上三夹板,放上木块,用两个钢球从同一高度滚下,同一钢球从不同高度滚下,观察木块被撞击后移动的距离即可得出结论.探究牛顿第一运动定律时,把水平轨道上先后换上毛巾面、三夹板、玻璃面,用同一钢球从同一高度滚下,从木块被撞击后滑动的距离越来越长即可推理出结论,也可不用木块,而用小钢球从3cm左右的同一高度滚下,观察钢球滚动距离的变化就行了.这种装置不但大大降低了调试安装的难度,节省了时间,而且确保了很高的成功率.（收稿日期:

2005-03-27）43Vol.26No.6物理教师第26卷第6期（2005）PHYSICSTEACHER2005年