高二物理多用电表的原理与使用
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第2节
多用电表的原理与使用
课标定位 学习目标：1.通过对多用电表电路图的等效分 析，初步了解多用电表的原理． 2．通过对多用电表的实际操作，学会使用多 用电表． 3．通过多用电表原理的学习，体会等效思维 方法在科学研究中的作用． 重点难点：多用电表欧姆挡的基本原理及使 用．
第 2 节 多 用 电 表 的 原 理 与 使 用
解析：选E.测电阻时，导体需与电路断开再测 量，并且手不能接触表笔金属部分，所以A、B 对；因为欧姆表刻度不均匀，所以指针指在中 值电阻附近时示数比较准确，并且每次换挡都 要将两表笔短接调零，所以C、D对；使用完 要将选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡， F对．
课堂互动讲练
欧姆表原理的考查 如图 4 － 2 － 4 甲所示为欧姆表的电路原 理图，G为满偏电流Ig＝200 μA的电流表，表 头内阻为 Rg ， R0 为定值电阻， RP 是调零电阻， 表内电源电动势E＝1.5 V，内阻为r.图乙是表 盘的电阻刻度． B 为 A 、 C 的中点．试分析确 定A、B、C三点刻度的电阻值．
图 4－ 2－ 8
解析：
U1,3＝7 V，接线柱 1、3 间电势差最大，可判断 电源接在 1、 3 间， 又因为 U1,2∶ U3,4∶ U2,4＝4∶ 2∶1，可知 R1,2∶ R3,4∶ R2,4＝ 4∶ 2∶1＝2∶1∶ 1 R ，若 R3,4＝ R，则 R1,2＝2R，R2,4＝ ，R1,2 为两 2 2 个电阻串联，R2,4 为两个电阻并联． 电路图如图 所示．
为在电流计上并联了不同的电阻，从而改变了欧
姆表的满偏电流．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．用量程为5 mA的电流表改装成一欧姆表， 其电路如图 4 － 2 － 3 所示，已知电源电动势为 1.5 V，那么原来表盘上 2 mA刻度线处改写为 电阻值是________ Ω.
图 4－ 2 － 3
解析：因为电源电动势为 1.5 V，满偏电流为 5 mA ， 所 以 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 得 ： Ig ＝ E 所以 R 内＝ R＋ r＋ Rg＝ 300 Ω R＋ r＋ Rg E 所以 Ix＝ ， Rx＝ 450 Ω. R＋ r＋ Rg＋ Rx
(3)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附 R中 近 (可参考指针偏转在 ～ 5R 中的范围 )．若指针偏角 5 太大，应改换低挡位，若指针偏角太小，应改换高挡 位．每次换挡后均要重新欧姆调零，读数时将指针示 数乘以挡位倍率． (4)实际应用中要防止超出量程，不能测额定电流极 小的用电器的电阻 (如灵敏电流表的内阻 )． (5)测量完毕后应拔出表笔，选择开关置 “OFF”挡或 交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防 电池漏电．
答案：见解析
www.3edu.net
图 4－ 2－ 5 若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表盘仍 如图所示，则被测电流为________ mA.
【精讲精析】 指针偏转角度小→电阻较大→换 用大倍率 (×100) 量程→重新电阻调零→读数＝ 22×100 Ω＝2.2×103 Ω 若 量 程 为 1 mA→ 最 小 刻 度 0.02 mA→ 读 数 ＝ 19.5×0.02 mA＝0.39 mA 【答案】 ×100 重新调零 2.2×103 0.39 【方法总结】 在用多用电表欧姆挡测电阻时， 必须选择合适的量程，以指针指中央附近最为准 确；每次换量程时必须重新进行电阻调零，测量 完毕后，应将选择开关拨至交流电压最高挡或 “OFF”处．
核心要点突破
一、多用电表的原理 1．“调零”原理 当红、黑表笔相接时(图4－2－2甲)，相当于被 测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使E/(r＋Rg＋R) ＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘 上指针指在满偏处定为刻度的零点．因此，欧 姆表的零刻度在表盘右端，r＋Rg＋R是欧姆表 的内阻．
图 4－ 2－ 2
3．刻度不均匀 E 由 I＝ 可以知道， 不同的 Rx 对应 R＋ Rg＋ r＋ Rx 不同的电流 I， 如果在刻度盘上直接标出与电流 I 对应的电阻 Rx 值，可以从刻度盘上直接读出 被测量电阻的阻值，但是，由于 Rx 与 I 不是线 性关系，所以电阻挡的刻度是不均匀的．
特别提醒：实际用的多用电表内部有较复杂的电 路结构，欧姆挡的不同挡位之所以内阻不同是因
特别提醒：(1)选挡时若无法估计待测电阻的阻值， 则应将选择开关先旋到“×1”挡，欧姆调零后， 将红黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小， 则再逐渐增大量程，直到指针指在中值电阻附近 为止． (2)无论使用多用电表测电压、电流还是电阻，电 流都是从红表笔流入，黑表笔流出．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．下列使用多用表欧姆挡测电阻的注意事项中， 不正确的说法是( ) A．如待测电阻与电源相连，就先切断电源，再用 多用表欧姆挡测量 B．应使待测电阻与其他元件断开，并且不能用双 手同时接触两表笔金属部分 C．为使测量准确，应使表针指在中值电阻附近， 否则应换挡 D．每次更换量程都要将两表笔短接，进行调零 E．注意两表笔正、负极性不要接错 F．使用完毕，应将选择开关置于空挡OFF，或交 流电压最高挡
当红、 黑表笔不接触时 (图乙 )，相当于被测电阻 Rx＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏 转，此时指针所指的位置是刻度的“∞”点． 2．中值电阻 R＋ Rg＋ r 是多用电表电阻挡的内阻，当被测电 阻 Rx ＝ R ＋ Rg ＋ r 时 ，通 过表 头的电 流 I＝ E Ig ＝ ，即通过表头的电流为满偏 R＋ Rg＋ r＋ Rx 2 电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所 以一般电阻挡的内阻称为中值电阻．
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)． (6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流 电压最高挡． 2．应注意的问题 (1)多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电 流表的零刻度处，若有偏差，应进行机械调零． (2)测量时手不要接触表笔的金属部分，测量电路 中的电阻时应将其与其他元件和电源断开，否则 所测为待测电阻与其他元件电阻连接后的等效电 阻，测得的电阻值有可能变小．
黑笔触点 红笔触点 表头读数
1 2 0
1 3 0.5 kΩ
2 1 2 kΩ
www.aaaxk.com
图 4－ 2－ 7
【思路点拨】 先明确元件特点，根据表中的数 据判断，列表与图相结合． 【精讲精析】 根据表头读数为零这一次可判断 B 是错误的；根据读数为 0.5 kΩ 这一次可判断 A 是错误的，再根据读数2 kΩ这一次可判断D是错 误的，只有C满足三次测量，故选C. 【答案】 C
创新实验
例3
如图4－2－6所示，
图 4－ 2－ 6
黑盒中有一个单向导电元件，当元件中电流沿 箭头方向时，单向导通，其电阻为零；反之， 则截止，反向电阻无穷大．还有两个阻值均为 1 kΩ的电阻，它们与黑盒的接线柱1,2,3接成电 路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的 电阻进行测量，得到的数据如表所示，那么黑 盒中的线路是图4－2－7中的哪一个( )
变式训练 已知黑箱内为一电源和五个阻值相同 的电阻组成的闭合电路，箱外有4个接线柱，如 图4－2－8所示．用多用电表的直流电压挡测得 U1,2＝4 V，U1,3＝7 V、U3,4＝2 V、U2,4＝1 V， U1,2、U1,3、U3,4、U2,4分别是接线柱1、2间，1、3 间、3、4间，2、4间的电压．请对黑箱中的元件 作出判断，并画出电路图．
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、多用电表的原理 1．功能：多用电表也叫“万用表”，是一种集 电压 、_____ 电流 和______ 电阻 等功能于 测量交流与直流_____ 量程广 、 一体的测量仪器，它具有用途多、________ 使用方便 等特点． __________ 2．构造：多用电表的核心是一只直流灵敏 电流计G _____________ ，即“表头”．表头与电阻、拨 动开关等组成不同的测量电路．
图 4－ 2－ 1
2 ．数字式多用电表：数字电表的测量值直接显 示，使用方便．数字式多用电表内部装有 _____ 数字 电路，这样可以使电表对被测电路的影响减到最 小，同时还可具有多种其他功能． 3．用多用电表电阻挡测电阻器的阻值 (1)选挡：估测待测电阻阻值，将选择开关拨到适 当倍率．
(2)调零：将红、黑两表笔的金属部分直接相连 调零旋钮 ，使偏转的指针 ( 短接 ) ，然后调节 __________ 电阻挡 刻度线的零刻度处． 恰好停在________ (3)测量：将红、黑表笔搭在电阻两端(电阻要 和别的元件或电源断开)．读取表盘指针所指 “电阻挡”刻度线的示数，指针所指的示数 乘以 选择开关所指的______ 倍率 其值就是被测电 _____ 阻阻值．
3．原理：多用电表测直流电流和电压的原理， 实质上是电阻的_______ 分压 原理． 分流 和______ 多用电表电阻挡(欧姆挡)测电阻的设计原理是 闭合电路欧姆定律 _____________________ ． 二、操作实践——练习使用多用电表 1．如图4－2－1所示是一种多用电表外形图，表 表盘 ，下半部分是__________ 选择开关 ， 的上半部分为_____ 周围标有测量功能的区域及量程．
www.3edu.net
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，将选择开关旋转到 _____________ 电压表电路 电压挡或电阻挡，表内的_______________ 或 欧姆表电路 就被接通．在不使用时，就把 _____________ OFF 挡，或交流电压最高挡． 选择开关旋到______
【答案】
A为＋∞
B为7500 Ω
C为0
【方法总结】
欧姆表的原理是闭合电路欧姆
Hale Waihona Puke Baidu
定律，将表头刻度盘上的刻度改刻成对应的被
测电阻值，就变成欧姆表的刻度盘．
多用电表的使用
例2
一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别 是×1 、×10 、×100. 用×10 挡测量某电阻时， 操作步骤正确，但指针偏转角度很小，为了 较准确地进行测量，应换到 ________ 挡．如 果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数， 那么缺少的步骤是 ______________ ，若补上 该步骤后测量，表盘的示数如图 4－2－5所示， 则该电阻的阻值是________Ω.
答案：450
二、使用多用电表测电阻的步骤及注意事项 1．测电阻的步骤 (1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位 置，要用螺丝刀转动调零螺丝，使指针指零． (2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关， 使其尖端对准欧姆挡的合适挡位． (3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮， 使指针指在表盘右端“0”刻度处． (4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接 触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．
例1
图 4－ 2－ 4
【精讲精析】 A 点电流刻度为 0， 相当于红黑 表笔之间的电阻无限大，刻度为＋∞， C 点为 表头的满偏电流处， 相当于红黑表笔之间短接， 刻度为 0，B 点为 AC 的中点，根据欧姆定律可 E Ig E 知 Ig＝ ， ＝ ，R 内＝ Rx，B 点电阻为 2 R内 R内 ＋ Rx 中值电阻，等于欧姆表内阻．R 内＝ Rg＋ RP＋ R0 E ＋ r＝ ＝ 7500 Ω. Ig
多用电表的原理与使用
课标定位 学习目标：1.通过对多用电表电路图的等效分 析，初步了解多用电表的原理． 2．通过对多用电表的实际操作，学会使用多 用电表． 3．通过多用电表原理的学习，体会等效思维 方法在科学研究中的作用． 重点难点：多用电表欧姆挡的基本原理及使 用．
第 2 节 多 用 电 表 的 原 理 与 使 用
解析：选E.测电阻时，导体需与电路断开再测 量，并且手不能接触表笔金属部分，所以A、B 对；因为欧姆表刻度不均匀，所以指针指在中 值电阻附近时示数比较准确，并且每次换挡都 要将两表笔短接调零，所以C、D对；使用完 要将选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡， F对．
课堂互动讲练
欧姆表原理的考查 如图 4 － 2 － 4 甲所示为欧姆表的电路原 理图，G为满偏电流Ig＝200 μA的电流表，表 头内阻为 Rg ， R0 为定值电阻， RP 是调零电阻， 表内电源电动势E＝1.5 V，内阻为r.图乙是表 盘的电阻刻度． B 为 A 、 C 的中点．试分析确 定A、B、C三点刻度的电阻值．
图 4－ 2－ 8
解析：
U1,3＝7 V，接线柱 1、3 间电势差最大，可判断 电源接在 1、 3 间， 又因为 U1,2∶ U3,4∶ U2,4＝4∶ 2∶1，可知 R1,2∶ R3,4∶ R2,4＝ 4∶ 2∶1＝2∶1∶ 1 R ，若 R3,4＝ R，则 R1,2＝2R，R2,4＝ ，R1,2 为两 2 2 个电阻串联，R2,4 为两个电阻并联． 电路图如图 所示．
为在电流计上并联了不同的电阻，从而改变了欧
姆表的满偏电流．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．用量程为5 mA的电流表改装成一欧姆表， 其电路如图 4 － 2 － 3 所示，已知电源电动势为 1.5 V，那么原来表盘上 2 mA刻度线处改写为 电阻值是________ Ω.
图 4－ 2 － 3
解析：因为电源电动势为 1.5 V，满偏电流为 5 mA ， 所 以 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 得 ： Ig ＝ E 所以 R 内＝ R＋ r＋ Rg＝ 300 Ω R＋ r＋ Rg E 所以 Ix＝ ， Rx＝ 450 Ω. R＋ r＋ Rg＋ Rx
(3)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附 R中 近 (可参考指针偏转在 ～ 5R 中的范围 )．若指针偏角 5 太大，应改换低挡位，若指针偏角太小，应改换高挡 位．每次换挡后均要重新欧姆调零，读数时将指针示 数乘以挡位倍率． (4)实际应用中要防止超出量程，不能测额定电流极 小的用电器的电阻 (如灵敏电流表的内阻 )． (5)测量完毕后应拔出表笔，选择开关置 “OFF”挡或 交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防 电池漏电．
答案：见解析
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图 4－ 2－ 5 若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表盘仍 如图所示，则被测电流为________ mA.
【精讲精析】 指针偏转角度小→电阻较大→换 用大倍率 (×100) 量程→重新电阻调零→读数＝ 22×100 Ω＝2.2×103 Ω 若 量 程 为 1 mA→ 最 小 刻 度 0.02 mA→ 读 数 ＝ 19.5×0.02 mA＝0.39 mA 【答案】 ×100 重新调零 2.2×103 0.39 【方法总结】 在用多用电表欧姆挡测电阻时， 必须选择合适的量程，以指针指中央附近最为准 确；每次换量程时必须重新进行电阻调零，测量 完毕后，应将选择开关拨至交流电压最高挡或 “OFF”处．
核心要点突破
一、多用电表的原理 1．“调零”原理 当红、黑表笔相接时(图4－2－2甲)，相当于被 测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使E/(r＋Rg＋R) ＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘 上指针指在满偏处定为刻度的零点．因此，欧 姆表的零刻度在表盘右端，r＋Rg＋R是欧姆表 的内阻．
图 4－ 2－ 2
3．刻度不均匀 E 由 I＝ 可以知道， 不同的 Rx 对应 R＋ Rg＋ r＋ Rx 不同的电流 I， 如果在刻度盘上直接标出与电流 I 对应的电阻 Rx 值，可以从刻度盘上直接读出 被测量电阻的阻值，但是，由于 Rx 与 I 不是线 性关系，所以电阻挡的刻度是不均匀的．
特别提醒：实际用的多用电表内部有较复杂的电 路结构，欧姆挡的不同挡位之所以内阻不同是因
特别提醒：(1)选挡时若无法估计待测电阻的阻值， 则应将选择开关先旋到“×1”挡，欧姆调零后， 将红黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小， 则再逐渐增大量程，直到指针指在中值电阻附近 为止． (2)无论使用多用电表测电压、电流还是电阻，电 流都是从红表笔流入，黑表笔流出．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．下列使用多用表欧姆挡测电阻的注意事项中， 不正确的说法是( ) A．如待测电阻与电源相连，就先切断电源，再用 多用表欧姆挡测量 B．应使待测电阻与其他元件断开，并且不能用双 手同时接触两表笔金属部分 C．为使测量准确，应使表针指在中值电阻附近， 否则应换挡 D．每次更换量程都要将两表笔短接，进行调零 E．注意两表笔正、负极性不要接错 F．使用完毕，应将选择开关置于空挡OFF，或交 流电压最高挡
当红、 黑表笔不接触时 (图乙 )，相当于被测电阻 Rx＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏 转，此时指针所指的位置是刻度的“∞”点． 2．中值电阻 R＋ Rg＋ r 是多用电表电阻挡的内阻，当被测电 阻 Rx ＝ R ＋ Rg ＋ r 时 ，通 过表 头的电 流 I＝ E Ig ＝ ，即通过表头的电流为满偏 R＋ Rg＋ r＋ Rx 2 电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所 以一般电阻挡的内阻称为中值电阻．
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)． (6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流 电压最高挡． 2．应注意的问题 (1)多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电 流表的零刻度处，若有偏差，应进行机械调零． (2)测量时手不要接触表笔的金属部分，测量电路 中的电阻时应将其与其他元件和电源断开，否则 所测为待测电阻与其他元件电阻连接后的等效电 阻，测得的电阻值有可能变小．
黑笔触点 红笔触点 表头读数
1 2 0
1 3 0.5 kΩ
2 1 2 kΩ
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图 4－ 2－ 7
【思路点拨】 先明确元件特点，根据表中的数 据判断，列表与图相结合． 【精讲精析】 根据表头读数为零这一次可判断 B 是错误的；根据读数为 0.5 kΩ 这一次可判断 A 是错误的，再根据读数2 kΩ这一次可判断D是错 误的，只有C满足三次测量，故选C. 【答案】 C
创新实验
例3
如图4－2－6所示，
图 4－ 2－ 6
黑盒中有一个单向导电元件，当元件中电流沿 箭头方向时，单向导通，其电阻为零；反之， 则截止，反向电阻无穷大．还有两个阻值均为 1 kΩ的电阻，它们与黑盒的接线柱1,2,3接成电 路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的 电阻进行测量，得到的数据如表所示，那么黑 盒中的线路是图4－2－7中的哪一个( )
变式训练 已知黑箱内为一电源和五个阻值相同 的电阻组成的闭合电路，箱外有4个接线柱，如 图4－2－8所示．用多用电表的直流电压挡测得 U1,2＝4 V，U1,3＝7 V、U3,4＝2 V、U2,4＝1 V， U1,2、U1,3、U3,4、U2,4分别是接线柱1、2间，1、3 间、3、4间，2、4间的电压．请对黑箱中的元件 作出判断，并画出电路图．
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、多用电表的原理 1．功能：多用电表也叫“万用表”，是一种集 电压 、_____ 电流 和______ 电阻 等功能于 测量交流与直流_____ 量程广 、 一体的测量仪器，它具有用途多、________ 使用方便 等特点． __________ 2．构造：多用电表的核心是一只直流灵敏 电流计G _____________ ，即“表头”．表头与电阻、拨 动开关等组成不同的测量电路．
图 4－ 2－ 1
2 ．数字式多用电表：数字电表的测量值直接显 示，使用方便．数字式多用电表内部装有 _____ 数字 电路，这样可以使电表对被测电路的影响减到最 小，同时还可具有多种其他功能． 3．用多用电表电阻挡测电阻器的阻值 (1)选挡：估测待测电阻阻值，将选择开关拨到适 当倍率．
(2)调零：将红、黑两表笔的金属部分直接相连 调零旋钮 ，使偏转的指针 ( 短接 ) ，然后调节 __________ 电阻挡 刻度线的零刻度处． 恰好停在________ (3)测量：将红、黑表笔搭在电阻两端(电阻要 和别的元件或电源断开)．读取表盘指针所指 “电阻挡”刻度线的示数，指针所指的示数 乘以 选择开关所指的______ 倍率 其值就是被测电 _____ 阻阻值．
3．原理：多用电表测直流电流和电压的原理， 实质上是电阻的_______ 分压 原理． 分流 和______ 多用电表电阻挡(欧姆挡)测电阻的设计原理是 闭合电路欧姆定律 _____________________ ． 二、操作实践——练习使用多用电表 1．如图4－2－1所示是一种多用电表外形图，表 表盘 ，下半部分是__________ 选择开关 ， 的上半部分为_____ 周围标有测量功能的区域及量程．
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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，将选择开关旋转到 _____________ 电压表电路 电压挡或电阻挡，表内的_______________ 或 欧姆表电路 就被接通．在不使用时，就把 _____________ OFF 挡，或交流电压最高挡． 选择开关旋到______
【答案】
A为＋∞
B为7500 Ω
C为0
【方法总结】
欧姆表的原理是闭合电路欧姆
Hale Waihona Puke Baidu
定律，将表头刻度盘上的刻度改刻成对应的被
测电阻值，就变成欧姆表的刻度盘．
多用电表的使用
例2
一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别 是×1 、×10 、×100. 用×10 挡测量某电阻时， 操作步骤正确，但指针偏转角度很小，为了 较准确地进行测量，应换到 ________ 挡．如 果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数， 那么缺少的步骤是 ______________ ，若补上 该步骤后测量，表盘的示数如图 4－2－5所示， 则该电阻的阻值是________Ω.
答案：450
二、使用多用电表测电阻的步骤及注意事项 1．测电阻的步骤 (1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位 置，要用螺丝刀转动调零螺丝，使指针指零． (2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关， 使其尖端对准欧姆挡的合适挡位． (3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮， 使指针指在表盘右端“0”刻度处． (4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接 触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．
例1
图 4－ 2－ 4
【精讲精析】 A 点电流刻度为 0， 相当于红黑 表笔之间的电阻无限大，刻度为＋∞， C 点为 表头的满偏电流处， 相当于红黑表笔之间短接， 刻度为 0，B 点为 AC 的中点，根据欧姆定律可 E Ig E 知 Ig＝ ， ＝ ，R 内＝ Rx，B 点电阻为 2 R内 R内 ＋ Rx 中值电阻，等于欧姆表内阻．R 内＝ Rg＋ RP＋ R0 E ＋ r＝ ＝ 7500 Ω. Ig