如何實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率

1、精品文檔1歡迎下載如何實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率在 20082008 年蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)查（二）物理試題中有這樣 一道實(shí)驗(yàn)題，原題為簡(jiǎn)答題中的的第 1111 題，共有兩問，現(xiàn)只討論其第二問，題 目如下：（2 2）將 G G 表改裝成兩種倍率（如“X1 1”、“X1010”）的歐姆表?，F(xiàn)有兩種備 選電路，如圖 2 2 和圖 3 3 所示，則圖_ （選填“2 2”或“3 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 S 合向_ 端，這時(shí)的歐姆表是較大的倍率擋。答案：圖 2.原因：圖 3 中的電路 c 和 d所對(duì)應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)和滿偏電流（最大電流）相同，則對(duì)

2、應(yīng)中值電阻相同，即同一種倍率（其它答案意思講酌情給 分）b在考試時(shí)，這道題的得分率很低，即使是得分的同學(xué)也有很多是隨機(jī)猜測(cè)的。學(xué)生普遍覺得無從下手，不知如何分析，究其原因，是對(duì)“改裝成兩種倍率（如“X 1 1”、“X 1010”）的歐姆表”不理解，不知如何實(shí)現(xiàn)歐姆表的不同倍率。要解決歐姆表的不同倍率問題則需要先回顧一下歐姆表的測(cè)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），則葉 R R+ + R Rg即為歐姆表的內(nèi)阻 R R內(nèi)。當(dāng)被測(cè)電阻Rx接入電路后，通過表頭的電流精品文檔I2歡迎下載的

3、電流恰好等于它的滿刻度電流 l lg。(2)(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) dl/dRdl/dRx，由通過表頭的電流表達(dá)式r RgL LRx得, dRdRx(r(r R RgR RR Rx) )2上式表明 R R 越大 dl/dRdl/dRx越小，故越向左邊刻度越密。(3(3)、電流表及電壓表的刻度都是從0 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 0 到歐。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

4、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,rRgR0RxR Rx = 一(R RgR R。)由上式可知，對(duì)給定的歐姆表，I I 與 R R 有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以由表頭指針的位置可以知道Rx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(1)、電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 F FX越小I I 越大造成的。每個(gè)歐姆表刻度盤的最右端都可標(biāo)以“ 0 0Q”的數(shù)值，因?yàn)槲覀兛偪梢赃x擇Ro的值以保證當(dāng) R=0R=0 時(shí)流過表頭調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針指

5、到電流表的滿刻度。因此當(dāng)F FX=0=0 時(shí)表頭電流等于它的滿刻度電流 l lg,所以把 R=0R=0 和 l l = = l lg代入1E_r RgRRx可得:精品文檔3歡迎下載而(r RgRo)(歐姆表的內(nèi)阻)是一定的，所以每一個(gè)R R 值都對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的I/II/Ig值。1/11/1g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/II/Ig=1=1 時(shí)，I I = = l lg,表針指最右端；例如當(dāng) I/II/Ig=1/2=1/2 時(shí)，I I = = l lg/2/2，表針指在刻度盤的中心處，等等?？梢赃@樣理解：每個(gè)R RX值決定一個(gè) I/II/Ig值，而每個(gè) I

6、/II/Ig值又決定一個(gè)表針位置。如果兩個(gè)歐姆表有不同的(r RgRo)值，同一R就對(duì)應(yīng)不同的 I/II/Ig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 RgRo)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 RgRo)叫做它的中值電阻(簡(jiǎn)稱中值)。因?yàn)楫?dāng)2(2(RgRo)時(shí)，可得 I/II/Ig=1/2=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，刻度盤的刻度便將全盤定局。當(dāng)RxRx的值分別為 R R 中的 2 2 倍、3 3 倍、4 4 倍時(shí)，電流表中的電流 I I 分別為滿度電流 IxIx

7、 的1 1/3 3、1 1 /4 4、1 1 /5 5即電表指針的偏轉(zhuǎn)角度為滿刻度時(shí)的1 1/3 3、1 1/4 4、1 1/5 5當(dāng) RxRx 的值分別為 R R 中的 1 1/2 2、1 1/3 3、1 1/4 4 時(shí)，電表指針的偏轉(zhuǎn)角度分 別為滿偏時(shí)的 2 2/3 3、3 3/4 4、4 4/5 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 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 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3-13-1課本第 6969 頁的歐姆表的

8、刻度盤為例， 中間刻度為 1515,如中值電阻為 1515 歐， 當(dāng) RxRx 在 1O1OO O歐以上時(shí),讀數(shù)已很困難， 當(dāng) RxRx 在 10001000 歐以上時(shí),甚至無法讀數(shù)。 要 想準(zhǔn)確地測(cè)出 1001000 0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 15001500 歐，是前面歐姆表的中值電阻的 100100 倍，則可 以證明，只要把前面表的每個(gè)刻度值乘以 100100,便可得到該表的刻度值。于是當(dāng) R=1000R=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 R值( (例 如幾歐) )，則中值電阻為 150015

9、00 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1010 或 100100。例如，最常用的歐姆表有 x 1 1、x 1010、x 100100、x 10001000、等擋。使用 x 1 1 擋時(shí)，中值就是 刻度盤所以丄r rR RgR Ro(r(r R RgR Ro) )R Rx精品文檔4歡迎下載正中的歐姆值；使用 x 1010 擋時(shí)，中值是刻度盤正中數(shù)值的 1010 倍，因而其 他刻度值也應(yīng)乘以 1010。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

10、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)只中=:甩=:（r RgR0HE可知改1g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I Ig值。在 20082008 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 1”、“X 1010”）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 I 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

11、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D 2 中接 b 端時(shí)的最大電流 比接 a 端時(shí)小，由R中二R內(nèi)=（r RgR0）E可知，接 b端所對(duì)應(yīng)中值電阻1g大，則這時(shí)的歐姆表是較大的倍率擋?，F(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6868 頁的插圖中圖 2 .8-5.8-5，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 5、6 6 擋為電壓擋；而 3 3、4

12、 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， 雖然支路精品文檔5歡迎下載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 I 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中的電源符號(hào) E改為 E? ?兩是電源電動(dòng)勢(shì)不變而改變電路中的最大 電流 I Ig值，如下圖（右