课堂3---多用电表的使用

高考物理多用电表的复习多用电表属于基本测量仪器，这类问题高考中主要考查正确使用多用电表测量直流电压、直流电流、电阻的方法和读数，会用多用电表判断电路故障等。

一、电表结构及用途多用电表（如图1）由上下两部分组成。

上半部分为表盘部分包括机械调零和标度盘。

下半部分为选择开关部分包括0Ω旋扭、选择开关（转换开关）、量程、测试笔插座。

多用电表依靠选择开关的转换及量程的选择，可用来测量直流电压、电流、电阻，交流电压等。

二、基本原理多用电表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。

当微小电流通过表头，就会有电流指示。

但表头不能通过圈大的电流，所以必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压或电阻。

三、多用电表的使用方法1．电阻测量选择开关旋至欲测的Ω档内，将测试表笔短接，使指针向“0Ω”方向偏转，调节“0Ω旋扭”使针指在“0Ω”，再将测试表笔跨接在待测电阻的两端，读数视第一条刻度线（图2）。

1．机械调零为了测得数据准确，使用多用电表之前要检查指针是否对准零位，如有偏差则轻轻旋动机械调零钮（机械调零调节器）将指针调到零位。

2．测试笔连接正确在多用电表面板的下半部分的测试笔插座（孔）都标有极性，红表笔接“+”插孔，黑表笔接“-”插孔，不要接反。

3．测量挡位选择正确包括测量对象（电流、电压、电阻）的选择和量程的选择两方面。

由于多用表测量对象多，量程多，所以在使用时一定要注意档位及量程的选择，否则将损坏电表。

如在测量电压时，若选择电流档或欧姆档，以及在测量较大电压或较大电流时，若选择用小量程，都有可能将多用电表损坏。

为使测量结果准确、可信，测量前应该根据测量对象及其大小粗略估计，选择相应的档位。

量程的选择应该使读数在标尺的一定范围内。

如在测量电流、电压时应该使指针指在标度盘满刻度的三分之二以上，在测电阻时，应该使阻值接近标尺中心。

4．连接正确测量电流时，多用电表要串联在电路中，测量电压时多用电表要并联在电路中。

5．欧姆调零（电调零）在测量电阻之前或改变量程都要进行欧姆调零，如果“0Ω旋扭”无法使指针达到欧姆零位，说明电池电压太低，应更换新电池。

6．测量电阻时不允许在带电的情况下进行，否则会影响测量结果的准确性，还可能会把多用电表烧坏。

测量电阻时也不能用手接触表笔的金属部分。

电流和电压量程的切换不得在带电情况下进行，以免使转换开关烧坏。

7．测量求知电压或电流时，应将量程旋至最大量程档位，根据指示值的大约数，再选择适当量程，以免损坏电表和保证测量精度。

8．使用完毕，应将选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档“～500V”。

欧姆表的若干个为什么1欧姆表的刻度为什么不均匀?欧姆表是由电流表改装而成(即电流表串联一个电源和可变电阻)。

电流表指针偏转的角度与流过的电流成正比。

(即θ∝I)利用欧姆表测电阻时,先调零,则内。

当测量电阻R x时,有,由此可知R x与I不是线性变化,因此欧姆表刻度不均匀,从右到左,刻度线越来越密。

2使用欧姆表时,为什么要尽可能利用中央刻度?由于欧姆表刻度不均匀,读数时必然存在误差,当指针在右边时,尽管在表盘上读数较为准确,但乘上大倍率时,误差就会很大;当指针在左边时,由于刻度线太密,数值跳跃很大,无法准确读出电阻值的大小;而中央部分的刻度相对均匀一些,读数也较为准确,因此,测量电阻时,应尽量使指针在中央刻度附近。

3如果指针指在10Ω和20Ω的正中央,则Rx<15Ω,为什么?由于从右到左,刻度线越来越大、越来越密,偏转相同的角度时,左边的电阻变化量大,右边的电阻变化量小。

20-Rx>Rx-10因此Rx<15Ω。

4测量过程中,如果用×10的倍率时,指针偏转角太小,为什么改用×100的倍率,而不是×1的倍率?指针偏角太小,意味着数值太大,因为指针不偏转时,指示为∞,为使指针在中央附近,应选择较大的倍率,即×100。

5为什么欧姆表中的电池用久了,在测量时R测> R真?电池用久了,电动势要变小,设原来的电动势为E0,后来电动势为E,则E0> E。

当电路中电流为I时,电表的示数,而电阻真实值。

则。

且电动势变化越大,误差越大。

6为什么每次换倍率后都需要重新调零?调零时,换用不同倍率时,欧姆表的内部电路发生了变化,可使电动势E或I g发生改变,则表的内阻(即中值电阻)也发生变化。

如J0411型多用电表的欧姆表电路如图所示。

×1、×10、×100之间转换时,电动势E不变,但由于与并联的电阻值不同(相当于电流计改装为电流表,安培表量程发生了变化);使电流表满偏时,电路中的电流发生变化,从而R内改变。

而对于×1k的倍率,所用电源电动势改变了,则表的内阻发生了变化。

因此,每次换倍率时都要重新调零。

7在使用欧姆表时,为什么还要机械调零?在多用电表使用前,回路中电流为零,指针应指在电流表的零刻度。

对应的电阻阻值应为∞,如果不在∞处,应调整定位螺丝,使指针指在左端电流零值处,这个过程叫机械调零,如果缺少这一步骤,读数误差是很大的。

8为什么测电阻时,两手不能同时触及表笔的金属部分?因为如果两手同时触及表笔的金属部分,这样所测得是人体电阻和待测电阻的并联值,而不是待测电阻的值,因此会造成很大的误差。

9在选用欧姆档测电阻时,为什么要把测量元件与电路断开?因为如果不把待测元件与电路断开,测量到的是待测元件与电路其他部分的并联值,而不是它的真实值。

另外,如果电路中存在电压,就可能会使通过表头中的电流瞬间增大,而烧毁电表。

因此,要测电路中的电阻,需拆下来测量,至少要拆下一端。

10为什么多用电表使用后,应把选择开关置于交流电压最高档或“OFF”档上?因为若置于欧姆档上,一方面电池会漏电,另一方面,如果再次使用测量电压或电流时,忘记换档的操作错误将会烧毁电表。

如果置于交变电压最高档,就可以避免以上两种情况的发生,如果用交流电压最高档,去测电流或电阻,只是测量无法进行,但不会烧毁电表。

欧姆表“十问”欧姆表是中学物理中基本的测量仪器，也是用法最麻烦，最难理解的一个仪器。

在2011年各省市高考试题中，欧姆表的身影在六套试卷中频繁出现。

下面笔者就学生在欧姆表使用过程中的常见问题进行分析。

一、欧姆表的测量原理是什么？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1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1甲），相当于被测电阻0=X R ，调节R 的值，使电流表的指针达到满偏，此时有)/(r R R E I g g ++=--------①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1乙），相当于被测电阻∞=X R ，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。

（3）当红、黑表笔间接入某一电阻X R 时（如图1丙），通过电流表的电流xg R R r R EI +++=-------②可见，一个X R 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X R 值，就可以从刻度盘上直接读出X R 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X R 值叫中值电阻，即为欧姆表内阻R R R R ++==r g 内中-------③二、欧姆表的刻度为什么不均匀？磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的，欧姆表的刻度却很不均匀，越向左边越密。

这是因为刻度的疏密程度取决于导数dI/dR x ，由②式得，2()x g x dI EdR r R R R =-+++ 上式表明R x 越大dI/dR x 越小，故越向左边刻度越密。

三、使用欧姆表时,为什么要尽可能利用中央刻度?由于欧姆表刻度不均匀,读数时必然存在误差,当指针在右边时,尽管在表盘上读数较为准确,但乘上大倍率时,误差就会很大;当指针在左边时,由于刻度线太密,数值跳跃很大,无法准确读出电阻值的大小;而中央部分的刻度相对均匀一些,读数也较为准确,因此,测量电阻时,应尽量使指针在中央刻度附近。

四、调节欧姆调零旋钮时调的是什么元件？测电阻之前，要让红黑表笔短接，调节的是图1中的电阻箱R ，使电流表指针满偏。

五、欧姆表是如何实现改变倍率的？ 让①、②两式做比，得xg g g R R R r R R r I I+++++=)(-------④ 再由③变形，得)1)1)((-=-++=II R II R R r R g g g x （中④式中的I/I g 这个数值具有重要意义，就是每一个I/I g 数值确定了表针的位置。

例如当I/I g =1时，I=I g ，表针指最右端；当I/I g =1/2时，I=I g /2，表针指在刻度盘的中心处。

可见，若两个欧姆表的中R 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。

那么，又该如何改变中值电阻呢？由①、③，得gg I E R R r R R =++==)(0内中 可知，要改变中值电阻有两种途径：（1）改变电动势E 值。

人教版选修３一１中的多用电表就采用了这种方法，如图2所示；（2）改变电流表的满偏电流I g 值。

如图3所示六、如何选用合适的倍率？测量过程中,如果用×10的倍率时,指针偏转角太小, 意味着电阻值太大，为使指针在中央附近,应选择较大的倍率,即×100。

七、为什么每次换倍率后都需要重新调零由前面分析知，换用不同倍率时, 由于电动势E或I g发生改变，欧姆表的内部电路发R)改变了。

因此,每次换倍率后都要重新进行欧姆调零。

生了变化, ,表的内阻(即中值电阻中八、欧姆表中的电池用久了，对测量结果有何影响结合上面的相关分析，若只是电池内阻变大不会影响测量结果，因为在进行欧姆调零时通过调小电阻箱R值抵消了其变化的影响；而电动势E变小会造成中值电阻变小，例如表盘上R为15Ω,而现在实际值只有14Ω，当指针只在中央刻线时，你的读数为15Ω，所以电的中池用久后会造成测量值偏大。

九、在使用欧姆表时,为什么还要进行机械调零?在多用电表使用前,回路中电流为零,指针应指在电流表的零刻度。

对应的电阻阻值应为∞,如果不在∞处,应调整定位螺丝,使指针指在左端电流零值处,这个过程叫机械调零,如果缺少这一步骤,读数误差是很大的。

十、为什么多用电表使用后,应把选择开关置于交流电压最高档或“OFF”档上?因为若置于欧姆档上,一方面电池会漏电,另一方面,如果再次使用测量电压或电流时,忘记换档的操作错误将会烧毁电表。