【多用表原理】
一、欧姆表的原理
1.内部结构:由表头、电源和可变电阻三部分组成.如图所示
2.测量原理
(1)原理:依据闭合电路欧姆定律制成,由电流改装而成
(2)测量:如图所示,当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时,通过表头的电流,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
二、多用电表
1.用途:共用一个表头,可以分别测量电压、电流、电阻等物理量.
2.最简单的多用电表原理图:
如图所示,当单刀多掷开关接通1时,可作为电流表使用;接通2时,可作为欧姆表使用;接通3时,可作为电压表使用.
三、欧姆表测电阻的原理
如图所示是多用电表的表盘
(1)为何欧姆表的零刻度在表盘的右端?
答:当红、黑表笔短接时,调节可变电阻,使电流表指针满偏,所以在电流表满刻度处标电阻“0”.如下图所示
(2)欧姆表的刻度为何是不均匀的?
答:由闭合电路欧姆定律得,I与Rx不成正比,所以欧姆表的刻度不均匀,如下图所示
(3)刻度盘的中间刻度值有什么重要意义?
答:欧姆表满偏调零时,
测量指针指在中值时,
得Rx中=r+Rg+R=r内
【问题探讨】
若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,按正确使用方法测量电阻Rx,其测量结果与原结果相比将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
答:当电池电动势变小,内阻变大时,欧姆表重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=E/r内,欧姆表内阻得调小,待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现,由公式,可知当r内变小时,接入同样的被测电阻,通过的电流变小,欧姆表读数变大.
【知识深化】欧姆表内电源的负极为什么是连接红表笔,正极连接黑表笔?
【分析】多用电表中电流的流向:从红表笔流入,从黑表笔流出(红表笔接“+”插孔,黑表笔接“-”插孔),只有这样流向,表头指针才能正向偏转(如下图)。
(1)电流表:电流档(如上图开关接通1),串联接入电路,电流从红表笔流进电表,从黑表笔流出电表.
(2)电压表:电压档(如上图开关接通3),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)欧姆表:欧姆挡(如上图开关接通2),表内电源的负连接接红表笔,表内电源的正极连接黑表笔,这样才保证电流仍然是“红进、黑出”.
【习题】
1、把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表,电路如图所示,现备有如下器材:A.电源E=3 V(内阻不计);B.变阻器0~100 Ω;C.变阻器0~500 Ω;D.红表笔;E.黑表笔.
(1)变阻器选用________.
(2)红表笔接________端,黑表笔接________端.(填“M”或“N”)
(3)按正确方法测量Rx,指针指在电流表2 mA刻度处,则电阻值应为________;若指在电流表3 mA刻度处,则电阻值应为________.
【答案】(1)C (2)N M (3)1000Ω 500Ω
【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=E/(Rg+R0),解得R0=400 Ω,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.
(3)电流I=2 mA时,有I=E/(Rg+R0+Rx),解得Rx=1000 Ω.电流I′=3mA时,I′=E/(Rg+R0+Rx′),解得Rx′=500Ω .
2、(1)如图是欧姆表的原理图,电流表的满偏电流值是125微安,电池的电动势是1.5伏.若把表盘改画成欧姆数的刻度,则表盘正中央的电阻刻度值应是_____欧.右端电阻刻度值应是______欧.
(2)测量电阻,每次换挡后,需重新_________,再进行测量.
(3)如果表的指针偏转角度过大,为了测量比较准确,应将表的选择开关拨至倍率_______(选填“大”或“小”)的挡位上
【答案】(1)1.2×104 零 (2)欧姆调零 (3)小
【解析】(1)表盘正中央的电阻刻度值是中值电阻,大小等于内阻R内=E/Im=1.2×104 Ω;欧姆表的右侧刻度值是零.
(2)测量电阻,每次换挡后,需重新欧姆调零,再进行测量.
(3)欧姆表的指针偏转角度过大,说明被测电阻比较小,为了准确测量,应该将选择开关拨至小倍率的挡位上.
3 、把一个满偏为3 mA的电流表改装成欧姆表,其中电源电动势为3 V.在测电阻时,电流表指针指在表盘上2 mA处,在改成相应的电阻刻度时,应是( )
A.250 Ω B.500 Ω C.1 000 Ω D.1 500 Ω
【答案】B
【解析】当电流表满偏时,欧姆表的内阻为R内=E/Ig=3/3×10-3 Ω=1 000 Ω,当电流表指针指在表盘上2 mA处时,整个回路的电阻Rx+R内=E/I=3/2×10-3 Ω=1 500 Ω,所以Rx=500 Ω,选项B正确.