欧姆表内部电路结构和换挡原理的分析

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欧姆表内部电路结构和换挡原理的分析

江秀梅．刘大明

抚州市第一中学。江西抚州344000

摘要：笔者认为人教版普通高中课程标准实验教科书中给出的多用电表的示意图存有错误。文章分析了错误的原因以及教学中可能出现的不良后果．另一方面给出了正确的欧姆表简化模型示意图．并对在教学中有些教师提出的相关疑虑做出释疑。最后指出：教材编写者和一线教师，有必要准确了解欧姆表的电路结构和理解其换挡原理，才能避免犯知识性错误和正确理解使用时的相关注意事项。

关键字：欧姆表；电路结构：换挡原理

中图分类号：G633．7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148(2013)8(S)-0062-2

1 提出问题的背景但涉及欧姆表原理问题——特别是换挡原理问

欧姆表在高中物理实验教学中不是一个独题不甚明了，甚至出现严重谬误。如果在教学要立的电学测量仪器，而是镶嵌在多用电表之中，求上采用避难就易、删繁就简的教学处理方式，是多用电表的重要功能之一。由于多用电表欧姆尚可理解：那么教材编写上出现不切实际的简化档的电路结构和换挡原理较复杂．学生不易理模型，则有悖科学性的教学原则。特此提出与同解，部分教师对此问题也有不少疑问。例如，使用仁探讨。

欧姆档时务必隔离外电源以免烧坏表头。但是， 2 教材简化模型的谬误分析

在换挡时经常出现指针偏转过大。甚至听到“撞根据欧姆表的工作原理——闭合电路的欧击”的声音，为什么就不会烧坏表头呢?使用欧姆姆定律分析知．欧姆表的总内阻等于欧姆表刻度档时初设倍率应该是高倍率还是低倍率?欧姆档盘上标出的中值电阻。并由此可推知，欧姆表倍的电路结构到底是怎样的? 等等。率不同，对应的中值电阻也就不同。同样以教科不仅学生和有些一线教师有疑问．教材编写书第66页图2．8—6(指针式多用电表)为例，选者似乎也在这里出现“模糊”之处。人教版普通高择×1倍率，中值电阻为15Q；选择xlk倍率，中值中课程标准实验教科书《物理(选修3—1)》(2010 电阻则为15000Q。

年4月第3版)第65页图2．8—5给出了多用电不同倍率使用同一个表头，而且表头实际上表的示意图(图1)。就是一个小量程的电流表。使用欧姆档，如果两

表笔短接，指针应该指在满偏电流刻度处，设满

偏电流为詹。采用图1所示的欧姆档的电路结

构，假设×l倍率的电源电动势为1．5V，那么xlk

倍率的电源电动势则为1．5x103V(原因是Ig=

1．5V／15Q=1500V／15000Q)。

因此．如果多用电表按照图1所示的结构制11111．5劐融嗤朋¨E嗣啊

造，那么存在众多不利之处：

图1人教版刊登的多用电表的示意图第一。由于不同的倍率需要使用不同电动势仔细观察不难发现，图1表明：欧姆档的一的电源．这就势必扩大多用电表的容积，浪费原个倍率对应一个电源，不同的倍率有不同的电材料；生产出来的多用电表也不便携带和使用。源．有多少个倍率就应该有多少个电源。显然这第二，高倍率要求使用高电动势的直流电源。

是不切实际的。从理论上分析也会得出惊人的谬然而，生产上千伏的直流电源，在技术上是非常误。困难的。实际上，因为很难在市场上购买到这样高中物理教学对多用电表的使用要求较高，的直流电源．必将导致多用电表使用若干次后而

第31卷总第458期物理教学探讨V01．31 No．458 2013年第8期(上半月) Journal of Physics Teaching (S)8．2013．63

无法再使用。从图4可见，欧姆表由低倍率向高倍率转换第三，既是市场上有高电动势的电池供多用时。所增大欧姆表的总内阻是通过变换并联阻值电表使用，那么使用时耗电量也太大，增加了多更大的电阻来实现的。并不是通过串联更大电阻用电表的使用成本。来实现的。因此，不同倍率的档位可共用同一电在实际教学中．考虑到学生的接受能力。教

源。

师可以规避一些难点而不求深入。例如笔者简单

一般地，多用电表内置电源无需使用大电动指出：“实际的多用电表只有一个电源．而不是像

势的直流电源。那么多用电表内部电源的最佳电教材中出现两个电源”。不料，爱思考的学生问笔

动势是多少呢?这个电动势E由表头满偏电流瞎者，是不是如图2所示示意图?严格分析将知道，

图2所示的3和4作为欧姆档位，它们的倍率最和最高倍率的中值电阻R一来决定，即：E=lgRm。。

考虑到调零电阻R。具备保护电路的作用，内部终是一样的。也就是说这种结构起不到换倍率的

作用。电源的电动势可以略大于E。只要保证内部电源

电动势略大于E，那么不管更换什么倍率的档

位。短接时表头两端的电压在稳定值E’附近(假

定电源内阻忽略不计)。即：

E

72—R—4+尘R正g+一Ro E。

损害表头的原因有二：其一，通过线圈的电

流过大，线圈安培力矩过大．导致指针碰撞时弯图2一种电路设计图折。当表头两端电压稳定在E7附近，出厂方就应3 欧姆表电路结构之正确简化模型该保证指针不弯折，否则是劣品。其二，当指针满

图3是教材中给出的单一倍率的欧姆表电偏(或超过满偏)后，指针不动的时间太长，导致路原理图。图4是笔者根据多用电表的电路原理线圈产热过大而烧坏。避免此情形下的损害，正

确的使用方法是，换挡时发现指针已经超过满

偏，则立即断开表笔短接。因此，多用电表出厂

后，对内部电源(电动势、内阻等)是有规格要求

的。只要内部电源符合规格，科学操作前提下使

用欧姆档时就无需担心更换倍率会损害表头问

题。

4 结论

宾

阿2Xt二蘸簿表|赶路高中物理教学对多用电表的使用要求较高，图3教材中的单1倍率的欧姆表电路原理图但并不要求学生理解欧姆档的电路结构和换挡

原理。但是作为教材编写者和一线教师，有必要准

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确了解欧姆表的电路结构和理解其换挡原理。因

为：一方面可以避免在教学中犯知识性错误；另

一方面才能更好地理解多用电表使用时的相

关注意事项。

参考文献：

1●●●●●●●●-’)电[1】普通高中课程标准实验教科书《物理(选修3-1)》【M]．北

京：人民教育出版社．2012．

图4笔者简化的多倍率的欧姆表的电路原理图

(栏目编辑王柏庐)