《多用电表的原理》详解

当堂检测1、
将一个满偏电流为100 μA、内阻Rg＝100 Ω的灵敏电流表 改装为欧姆表，滑动变阻器的最大阻值R＝20 kΩ，电源 电动势E＝1.5 V，内阻r未知．求： (1)在电流表的0刻度处和满偏电流刻度处刻上多大电阻？ 中间刻度处应刻上多大电阻值？ (2)在电流表上满偏电流的1/4和3/4处应刻上多大电阻值？
总结：
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1.如图(甲)所示是一个欧姆表的外部构造示意图，其正、 负插孔内分别插有红、黑表笔，则虚线框内的电路图应 是图(乙)中的( )
解析：在欧姆表内部，黑表笔接电源正极，且内 部有欧姆调零电阻，A正确． 答案：A
2.如图所示为多用电表电阻挡的原理图， 表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电
(3)有关数据如图所示．电压表、电流表的刻度 是均匀的，但欧姆表的刻度是不均匀的．
【答案】
见解析
【方法总结】 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律的原理制成的． 解决此 类问题应把握以下几点： E (1)知道欧姆定律调零时满足 Ig＝ . R内 (2)找出指针所在位置的电流与满偏电流的倍数关系． (3)利用闭合电路欧姆定律列式求解．
(2)原理：闭合电路的欧姆定律
欧姆表 状态 两表笔 短路 (调零) 电路图 I 与 Rx 的对应性 刻度特点
相当于被测电阻 Rx＝0， 调 节 R 使 I ＝ Ig ＝ E 表头电流满偏 Ig 处， 对 ，即表头满 Rg＋r＋R 应欧姆表零刻度(右侧) 偏．(Rg＋r＋R 是欧姆表 内阻) 相 当 于 被 测 电 阻 Rx ＝ 表头电流 I＝0 处， 对应 ∞，此时 I＝0，指针不 欧姆表∞刻度(左侧) 偏转
两表笔 断路
测量电 阻 Rx
被 测 电 阻 为 Rx ， I ＝ 表头电流 I 与电阻 Rx E ， 指针指到 一一对应，但不是线性 Rg＋r＋R＋Rx 关系，表盘刻度不均匀 某确定位置
(3)欧姆表的刻度 E ①由 I＝ 可看出，I 与 Rx 不成比例，所以 Rg＋r＋R0＋Rx 欧姆表的刻度是不均匀的， 从表盘上看， 靠右边的刻度稀疏， 靠左边的刻度稠密，即“左密右疏”． ②欧姆表的电阻零刻度是电流最大刻度处， 在刻度盘最 右侧 Ig 处，而欧姆表电阻“∞”刻度是电流零刻度处．所以 欧姆表偏角越大，表明被测电阻值越小．
【解析】 (1)量程为 1 mA 时，R1 和 R2 串联后作为分
流电阻，因量程扩大为 2 倍，故 R1＋R2＝Rg＝200 Ω. 量程为 10 mA 时，量程扩大为 20 倍，R1 为分流电阻， R2＋200 R2 和表头串联作为等效表头，故 R1＝ Ω，可得 R1 20－1 ＝20 Ω，R2＝180 Ω.
Ig 在中间刻度即 处，设电阻为 R1，则 2 Ig E ＝ ，知 R1＝R 内＝15 kΩ. 2 R＋Rg＋r＋R1 在电流表的 0 刻度处，电阻应刻上“∞”． 1 3 (2)设在满偏电流的 处和 处电阻分别为 R2 和 R3， 4 4 Ig E 3Ig E 则有 ＝ ， ＝ ， 4 R＋Rg＋r＋R2 4 R＋Rg＋r＋R3 R内 解得 R2＝3R 内＝45 kΩ，R3＝ ＝5 kΩ. 3
(2)数字式多用电表 如图所示是数字式多用电表，数字电表 的测量值以数字形式直接在液晶显示屏 上显示出来，使用方便．数字式多用电 表内部装有电子电路，这样可以使电表 对被测电路的影响减到最小．
注意：
多用电表的红表笔连接的是“＋”插孔，黑表笔 连接的是“－”插孔，测直流电流或电压时，电 流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表.
答案：300 100
2.多用电表的理解
多用电表中直流电流挡、直流电压挡、电阻挡结 合在一起的整体电路如图所示．此表头G的满偏 电流为500 μA，内阻Rg＝200 Ω，A为公共端，例 如当用A与10 mA挡作为电表的两个引出端，此 时多用电表相当于量程为10 mA的电流表．求：
(1)R1、R2、R3、R4的阻值； (2)若电源电动势为1.5 V，内阻忽略不计，R5＝ 400 Ω，则欧姆挡中值电阻为多大？R6应调到多 大？
第八节：多用电表的原理
教学目标
1.通过对欧姆表的讨论，进一步提高应用闭合电 路欧姆定律分析问题的能力。 2.知道欧姆表测量电阻的原理。了解欧姆表的内 部结构和刻度特点。 3.了解多用电表的基本结构，通过实际操作学会 使用多用电表测量电压、电流和电阻。
一、欧姆表
1．欧姆表 (1)构造：欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成 的，它的原理如图所示，G是电流表(表头)，内 阻为Rg，满偏电流为Ig，电池的电动势为E，内 阻为r.电阻R是可变电阻，也叫调零电阻．
将 1 mA 挡作为等效表头，则其等效满偏电流为 1 mA， 50 等效内阻为 100 Ω.电压挡量程为 50 V 时， R3＝ －3 Ω－100 10 Ω＝49.9 kΩ.用同样方法求得 R4＝499.9 kΩ. E (2)欧姆挡指针满偏时，I＝ ，等效满偏电流 R5＋R6＋R并 I＝1 mA，R 并＝100 Ω，E＝1.5 V，R5＝400 Ω，得 R6＝1 000 Ω.则欧姆挡内阻为 1 500 Ω，故中值电阻为 R 中＝R 并＋R5＋ R6＝1 500 Ω.
答案：ABD
3．如图所示为一个多量程多用电表的电路示意 图，下列说法中正确的是( ) A．开关S调到1、2两个位置时，测的是电流 B．开关S调到5、6两个位置时，测的是电压 C．开关S调到3、4两个位置时，测的是电阻 D．测电流时，1位置的量程较小，测量电压时， 6的位置量程较大
解析：由电流表、电压表原理可知A、B正确； 由欧姆表原理可知C正确；测电流时，1位置分 流电阻小，量程应大，故D错误． 答案：ABC
1 ③当欧姆表指针指向表盘中央时，有 Ig＝ 2 E ，解得 Rx＝Rg＋r＋R0＝R 内，即当指针 Rx＋Rg＋r＋R0 半偏时，表盘的中值电阻 R 中＝R 内．
注意：
(1)欧姆表的红表笔接内部电源的负极，测量时 电流从黑表笔流出，从红表笔流入． (2)使用欧姆挡测电阻时，指针的偏角越大，测 量电阻值越小，指针的偏角越小，测量电阻值越 大．
注意事项 1．使用多用电表“十忌” (1)忌不调零就使用多用电表． (2)忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串 联． (3)忌搞反直流电流方向，直流电要从正极测试笔 插孔流入，从负极测试笔插孔流出．
(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时， 更应注意不要用手接触测试笔的金属杆． (5)忌不进行欧姆表调零，就用多用电表测电阻 值． (6)忌只看读数不乘倍率． (7)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零． (8)忌把电阻同其他电路联在一起进行测量． (9)忌把电池装在多用电表内长期不用． (10)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．
当堂检测2
某欧姆表表头的满偏电流为 5 mA，内装一节干电池， 电动势为 1.5 V， 那么该欧姆表的内阻为________Ω， 待测电 3 阻接在红、黑表笔之间时，指针指在满偏刻度的 处，则待 4 测电阻的电阻值为________Ω.
解析：欧姆表工作原理是闭合电路欧姆定律，当红黑表 笔短接时，被测电阻为 0，此时回路电阻为欧姆表的总内阻 Rg(包括电源内阻 r，表头内阻 rg 和调零电阻等)，电流为满 E 偏电流 Ig＝ ；当两表笔之间接入被测电阻 Rx，此时电流为 Rg E . Rg＋Rx
【答案】 (1)R1＝20 Ω R2＝180 Ω R3＝49.9 kΩ R4＝499.9 kΩ (2)R6＝1 000 Ω R中＝1 500 Ω
【方法总结】 多用电表的电压挡和电流挡相当于一个电压表和 电流表，其原理是串、并联电路的知识；多用 电表的欧姆挡的原理是闭合电路的欧姆定律．
当堂检测3、
(3)请将上面的结果在图中相应位置标上电阻值， 并说明欧姆表的刻度与电流表刻度相比有什么特 点？
【解析】
(1)灵敏电流表改装为欧姆表时，满偏电流
Ig 处应刻上的电阻为“0”，这时有 E Ig ＝ ，故欧姆表的内阻为 R＋Rg＋r E 1.5 R 内＝R＋Rg＋r＝ ＝ Ω＝15 kΩ. Ig 1×10－4
如图是多量程多用电表的原理图，下列说法中正确 的有( ) A．图中选择开关打到3和4 测的是电阻 B．图中灵敏电流表的右端 是“＋”接线柱 C．图中A棒是红表笔，B棒 是黑表笔 D．图中B棒是红表笔，A棒 是黑表笔
解析：由多用电表的工作原理可知，只有 欧姆挡内部才有电源，故选择开关打到3和 4是测量电阻．由图中电源的正、负极知， 表头右端是负接线柱，B是黑表笔．A、C 正确． 答案：AC
动势为E，内阻为r，则下列说法中正确
的是( ) A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的 B．接表内电池负极的应是红表笔 C．电阻挡对应的“∞”刻度一般在刻度 盘的右端 D．调零后刻度盘的中心刻度值是r＋Rg ＋R
解析：多用电表是根据闭合电路的欧姆定律制成的．A 对；电流从黑表笔出，红表笔进，B 对；“∞”刻度在刻度 Ig 盘的左端， C 错；当多用电表指针指在中间位置时， ＝ 2 E E ，I ＝ ，所以 Rx＝Rg＋R＋r，即中心 Rg＋R＋r＋Rx g Rg＋r＋R 刻度值为 r＋Rg＋R，D 对．
二、多用电表
1．用途 共用一个表头，可分别 测量电压、电流、电阻 等物理量． 2．多用电表的构造 右图是简化的多用电表 电路图．它由表头、直 流电流测量电路、直流 电压测量电路、电阻测 量电路以及转换开关S 等部分组成．
开关S调到1或2时，多用电表测量的是电流；调到 5或6时，多用电表测量的是电压；调到3或4时， 多用电表测量的电阻．在测量电流时，1的量程较 大；测量电压时，6的量程较大．
3．常用的多用电表 (1)指针式多用表 如图所示是一种指针式多用电表的外形图，表的 上半部分为表盘，下半部分是选择开关，周围 标有测量功能的区域及量程．将选择开关旋转 到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通 ，选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电 压表电路或欧姆表电路就被接通．在不使用时 ，应把选择开关旋到OFF挡，或交流电压最高 挡．