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浅谈欧姆表换挡原理如图1所示是人教版选修3一1“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RX0,调节R的值,使电流表的指针达到满偏,此时有
IgERRgr①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),相当于被测电阻RX,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。
f(3)当红、黑表笔间接入某一电阻RX时(如图2丙),通过电流表的电流
I
E

RgrRRx
可见,一个RX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RX值,就可以从刻度盘上直接读出RX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RX值叫中
值电阻,即为欧姆表内阻
R中R内RgrR③
以上是欧姆表的测量原理。
现在我们让①、②两式做比,得
IrRgR④
IgrRgRRx
上式中IIg这个数值具有重要意义,就是每一个IIg数值与表针的位置一一对应。例如当IIg1时,IIg,表针指最右端;当IIg12时,IIg2,表针指在刻度盘的中心处,其对应关系见下面表格,其中α为指针满偏时
的偏角,用β表示电流为I时指针的位置。
I
Ig
0
指针
偏角0
β对应电阻

Rx
1234567891010101010101010101
110
210
310
410
510
610
710
810
910

9R中
4R中
73R中
32
R中
R中
2
3
1
1
3R中7R中4R中9R中0
再由③、④整理,得
Rx
rRg
RIgI
1
R中(
IgI
1
f据此算出指针的每个IIg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Rx一一对应。
可见,若两个欧姆表的R中相等,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R中变为原来的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①、③,得
R中

R内

r

Rg

R0

EIg
可知,要改变中值电阻有两种途径:一是电路中的最大r
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