高考复习：高中物理欧姆表的原理及电表改装知识点总结

高中物理欧姆表的原理及电表改装知识点总结
一、欧姆表的测量原理：
①欧姆表是测量电阻的仪表。

右图的欧姆表的测量原理图。

虚线方框内是欧姆表的内部结构（简化），它包含表头G 、直流电源ε（常用干电池）及电阻ΩR （调零电阻及其它如保护电阻等的总电阻）；当被测电阻x R 接入 电路后，通过表头的电流x G R R r R I +++=
Ωε
其中ε为干电池两端的电压（测量时基本不 变）。

由上式可知，对给定的欧姆表，I 与x R
有一一对应的关系，所以由表头指针的位置可以知道x R 的大小。

为了读数方便，可以事先在刻度盘上直接标出欧姆值。

②欧姆表的刻度特点。

与电流表和电压表不同，欧姆表的刻度有下面三个显著特点：A 、电流表及电压表的刻度越向右数值越大，欧姆表则相反，这是由于R x 越小I 越大造成的。

每个欧姆表刻度盘的最右端都可标以“0Ω”的数值，因为总可以选择R Ω的值以保证当R x =0时流过表头的电流恰好等于它的满刻度电流（满偏电流）I Gm 。

B 、磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的，欧姆表的刻度却是很不均匀，越向左边越密。

这是因为刻度的疏密程度取决于上式中的电流I 随R x 的变化规律。

C 、电流表及电压表的刻度都是从0到某一确定的值，因此每个表都有一个确定的量程。

但欧姆表的刻度却总是从0到∞欧姆。

③欧姆表的中值电阻。

因为当R x =0时表头电流等于它的满刻度电流I Gm ，所以把R x =0及I=I Gm 代入上式就有：G
Gm R r R I ++=
Ωε
，再将此式除以上式得：
x
G G Gm
R r R R r
R R I I +++++=
ΩΩ)(，)(G R r R ++Ω是一定的，所以每个R x 值都对应一个确定的
Gm I I 值。

Gm
I I
这个数值是很有实际意义，正是它唯一地决定着表针的位置。

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

可
以这样理解：每个R x 值决定一个Gm
I I
值，而每个Gm
I I
值又决定一个表针位置。

如果两个欧姆表不同的)(G R r R ++Ω值，同一R x 就对应不同的Gm
I I
，即对应不同的表针位置，它
们的刻度情况就不一样。

反之，只要两个欧姆表的)(G R R +Ω值相等，它们的刻度情况就完全相同（可以共用一个刻度盘）。

欧姆表的)(G R r R ++Ω叫做它的中值电阻（简称中值），因为当G x R r R R ++=Ω时，由上面关系式可得：2
1=Gm
I I
，表针恰指正中。

换句话：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。

x R
红笔
ε
I
G
G R
ΩR
黑笔
欧姆表
r
④欧姆表的测量范围。

虽然作何欧姆表的刻度都从0到∞欧姆，但因为越向左刻度越密，所以当被测电阻R x 很大时就难以准确读数。

以右图为例，当R x =200欧姆以上时，读数已很困难，当R x =1000欧姆以上时，甚
至无法读数。

要想较准确地测出1000欧 姆左右的阻值，应该换用一个中值电阻 较大的欧姆表。

把图中的欧姆表称为甲 表，设另一个为乙表，其中值电阻是甲
表的100倍（即1200欧）。

只要把甲表
的每个刻度值乘以100，便可得到乙表的刻度值。

于是，当R x =1000欧时，乙表的指针将指在中间附近，读数便准确得多；反之，对于小的R x 值（例如几欧时），用乙表测量就不如甲表准确。

所以测量大电阻时要用中值电阻大的欧姆表，反之要用中值小的欧姆表。

实际使用的欧姆表通常有几个中值（几档），为了统一用一个刻度盘，相邻中值之比总是10或100。

例如，最常用的欧姆表有×1、×10、×100、×1000等档，使用×1档时，中值就是刻度盘正中的欧姆值；使用×10档时，中值是刻度盘正中数值的10倍，因而其他刻度值也应乘以10。

其余各档可以类推。

二、 电阻的测量、半偏法与测量误差：
电阻的测量方法有以下几种：⑴伏安法（包含图解法）、⑵欧姆表（直接测量）法、⑶半偏法、⑷电桥法。

⑴伏安法：这种方法我们已经比较熟悉，就通过测
测
I U R x =
（部分电路的欧姆定律），用伏特表测出R x 两端的电压，用安培表测出通过R x 的电流，直接计算R x 的值，或通过作U ~I 曲线，算出曲线的斜率αtg K =（α为直线的倾斜角）得到R x 的值。

⑵欧姆表测量法。

上面已经介绍过。

注意欧姆表的读数方法与及中值电阻的意义和应用。

⑶半偏法。

这种方法比较简单，通常只需用一只表，比如在测量某一个伏特表或安培表（或微安表、毫安表）的内阻时，都可以用此法。

下面以测量某灵敏电流表的内阻R G 为例介绍半偏法。

电路如下图所示（其中R 1为阻值50Ω的滑动变阻器、R 2为电阻箱、电源为6V 电源，R G 约1K 左右）。

具体操作:
①按图连接好线路后，将滑动
变阻器的动片置于最左端；②令电阻箱 R 2阻值置于零位置；③将滑动变阻器的 触片慢慢向右移动，使灵敏电流计通过
的电流达到满偏值I G ；④再将电阻箱R 2的阻值慢慢增大，令通过灵敏电流表的电流减小至
G I 2
1
；⑤则读出的电阻箱的阻值就等于R G 的值（为什么？请你讲述本实验的原理）。

这个实验操作比较简单，但存在着一定的误差，为了减小实验误差，通常采用阻值较小滑动变阻器R 1。

（本实验中测出的R G 的值较真实值是偏大还是偏小呢？）
三、电压表的改装
Ω
R 2
R 1
R G
ε
K
G 0 K 2.1 K
6.3 K
4.8 ∞ 100 400
电流表G的电压量程，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示。

电压扩大量程的倍数
由串联电路的特点得
解得
即电压扩大量程的倍数为n时，需要串联的分压电阻
电压表的总电阻。

四、电流表的改装
电流表G的量程为，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，因为并联电
阻R可以起到分流作用，因此叫做分流电阻，已知电流表G满偏电流为，扩大量程的电流表满偏电流为I，如图所示。

扩大量程的倍数由并联电路的特点得所以
即电流扩大量程的倍数为n时，需并联的分流电压为电流表的总电阻。

说明：
①加在电压表两端的电压等于加在表头两端的电压和加在分压电阻两端的电压之和；通过电流表的电流和流过表头G的电流不一样。

②电压表的量程是指通过表头的电流达到时加在电压表两端的总电压U；电流表的量
程是指通过表头的电流达到满偏时，通过表头和分流电阻的电流之和。

③由串联分压原理可知：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大，由并联分流原理可知，并联的分流电阻越小，电流表的量程越大。

④实际的电压表内阻不是“”，电流表内阻不是零，它们接入电路进行测量时必对原来的电路有影响。

这是今后我们要注意的，有时不考虑电表内阻对电路的影响，这是为了研究的方便，认为电压表的内阻是无限大，电流表的内阻为零，这时它们叫做理想电表，是理想化模型。

五、电表的校对
按如图所示的电路对改装成的电表进行校对。

校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。