第1个回答 2013-06-07
欧姆表测量原理及应用近年来，全国高考及上海高考题中频繁出现使用欧姆表的试题，很多考生由于对欧姆表的测量原理不了解，在这一类试题中失分较多．针对这一情况，本文将对欧姆表的测量原理及其应用作一些介绍。1.欧姆表的测量原理欧姆表是测量电阻的仪表，图1为欧姆表的测量原理图．G是内阻为Rg，满刻度电流为Ig的电流表，R是可变电阻，也叫调零电阻；电池为一节干电池，电动势为E，内阻是r，红表笔（插入“+”插孔）与电池负极相连；黑表笔（插入“-”插孔）与电池正极相连．当被测电阻Rxr跟Rg、R相比很小，可以忽略不计。由（1）式可知：对给定的欧姆表I与Rx有一一对应关系．所以由表头指针位置可知Rx的大小．为读数方便，在刻度盘中直接标出欧姆值．2.欧姆表中值电阻及刻度Rx的值对应一个I/Ig的值，这个值实际意义是唯一决定表针的位置．当I/Ig=1时，表针指最右端，I/Ig=1/2时，表针指刻度盘中心处，等等．即每个Rx决定一个I/Ig的值，而每个I/Ig决定一个表针的位置，如果两个欧姆表有不同的（R+Rg）的值，同一个Rx就对应不同的I/Ig，即对应不同的表针的位置．它们的刻度情况就不一样，反之；只有两个欧姆表的（R+Rx）的值相等．它们的刻度就完全相同．（可共用一个刻度盘）、欧姆表的（R+Rg）叫它的中值电阻，也就是中值电阻唯一决定了欧姆表的刻度盘．中值电阻一经确定，刻度盘的刻度全盘定局．当Rx的值分别为R中的2倍、3倍、4倍……时，电流表中的电流I分别为满度电流Ix的1／3、 1／4、 1／5……即电表指针的偏转角度为满刻度时的1／3、1／4、1／5……当Rx的值分别为R中的1／2、1／3、1／4时，电表指针的偏转角度分别为满偏时的2／3、3／4、4／5……所以，欧姆表的表盘的刻度是不均匀的．3.欧姆表的刻度特点由（1）式可知，与电流表和电压表不同，欧姆表有以下几个显著特点：（1）电流表和电压表刻度越向右数值越大，欧姆表则相反，这是因为Rx越小I越大造成的．当Rx=∞时，I=0，则在最左端；当Rx=0时（两表笔短接）I为Ig，电流表满刻度处电阻为“0”在最右端．（2）电流表和电压表刻度均匀．欧姆表刻度很不均匀，越向左越密．这是因为在零点调正后，E、R、Rx都是恒定的，I随Rx而变．但他们不是简单的线性比例关系．所以表盘刻度不均匀．（3）电流表和电压表的刻度都是从0到某一确定值，因此，每个表都有确定的量程．而欧姆表的刻度总是从0→∞Ω．这是否说明所有欧姆表都有相同的刻度？是否欧姆表不存在量程的问题．不是的．下面对这两个问题分别进行分析．4.欧姆表的测量范围虽然任何欧姆表的测量范围都是从0→∞Ω，但越向左刻度越密．当Rx在200Ω以上时，读数已很困难，当Rx为1000Ω时．已无法读数了．要想准确地测出大电阻，应换用一个中值电阻较大的欧姆表（就是换挡）．为了使欧姆表各挡共用一个标尺，一般都以R×1中值电阻为标准，成10倍扩大．例如R×1挡中值电阻R中=10Ω，R×10挡为100Ω，R×100Ω挡为1000Ω等，依次类推，扩大欧姆表的量程就是扩大欧姆表的总内阻，实际是通过欧姆表的另一附加电路来实现5.欧姆表的示值误差对分度均匀的电流表和电压表．示值越大则相对误差越小，对欧姆表的总内阻等于标尺的中值电阻R中时，用微分法可导出△R/R=（△x/L）[（R中-R）2/（R中×R）+4].（2）（2）式中字母表示意义如图2所示。由（2）式知．当R=R中时误差最小，所以为测得较准确的结果．应尽可能利用标尺的中部．6使用欧姆表时的注意事项（1）用欧姆表测电阻，每次换挡后和测量前都要重新调零．（2）测电阻时待测电阻不仅要和电源断开，而且要和别的元件断开．（3）测量时注意手不要碰表笔的金属部分，否则将人体的电阻并联进去，影响测量结果．（4）合理选择量程，使指针尽可能在中间刻度附近，参考指针偏转在R中/5→5R中的范围（或电流表指针偏转满度电流的1／3～2／3）．若指针偏角太大，应改接低挡位，反之就改换高挡位．读数时应将指针示数乘以挡位倍数．（5）实际应用中要防止超量程，不得测额定电流极小的电器的电阻（如灵敏电流表的内阻）．（6）测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于 OFF挡位置，或交流电压最高挡；长期不用时，应取出电池，以防电池漏电．7高考题解析【例1】（1993年全国卷）图3所示为多用电表欧姆挡的原理示意图．其中电流表的满偏电流为300μA，内阻r=100Ω，调零电阻最大阻值R=50KΩ．串联的固定电阻R0=50Ω，电池的电动势E=1．5V，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是：（A）30KΩ～80KΩ．（B）3KΩ～8KΩ，（C）300Ω～800Ω．（D）30Ω～80Ω．解法1：据使用欧姆表合理选择量程中公式故Rx测量范围为1KΩ～25KΩ．从所给选项中，只有B正确．解法2：据电流表指针偏转满度电流I→1／3～2／3可知： Rx1=10KΩ．当电流值为200μ时，所以测量范围是 2．5～10KΩ，故选项 B正确．此题考查了欧姆表合理选择测量量程．【例2】（1997年上海卷）用多用电表测电阻（1）每次换挡后，需重新____，再进行测量．（2）如果表的指针偏转过大，为使测量比较精确，应将选择开关拨至倍率____（填大或小）的挡位上．（3）某次测电阻时，表的指针位置如图4所示，则该电阻的测量值是____Ω．分析与解：（1）由欧姆表的使用法则可知，测电阻时每次换挡都要重新调零．（2）使用时指针偏转过大说明欧姆挡选择的倍率过大，若减少倍率，指针显示的读数就会变大，则向刻度盘中央部分偏转、（3）此时开关的倍率为R×10，指针停在19处，所测电阻为1．9×102Ω【例3】（1990年全国卷）如图5是把量程为3mA的电流表改成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E=1．5V．经改装后，若将原电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标____Ω，1mA刻度处应标____Ω．分析：电流表的内阻