多用电表知识要略

傅尔钧��

摘 要：高考电学实验得分率低的瓶颈，主要原因是对电学实验的几个重点知识没有进行明确的系统化复习和对电学实验思想、方法没有进行明确的系统化归纳。本文通过复习多用电表，对三表改装、全电路欧姆定律进行再认识、再学习。

关键词：三表原理精析；三表内部电路分析

在第二轮复习中，对恒定电流知识的复习更多的可以以复习电学实验为切入点，通过对测电阻、滑动变阻器的连接、测电源的电动势和内阻、三表改装等的再复习，实质是对全电路欧姆定律的再复习。本文以复习多用电表为切入点，对三表改装、全电路欧姆定律进行再认识、再学习。

一、 电流、电压、欧姆表原理精析：

电路简略图如图1所示

（1）选择旋钮至1，为大量程电流表，量程为I1，至2为小量程电流，量程为I2，表头满偏电流为Ig。

R1+R2=IgRgI2-Ig R1=Ig（Rg+R2）I1-Ig

（2）选择旋钮至3为小量程电压表，量程为U1，接4为大量程电压，量程为U2。

R3=U1-IgRgI1 R4=U2-IgRgI1

系统误差分析：测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值.

（3）接5为欧姆表。电路简略图如图2所示

1. 理解短路调零，计算内电阻：R内=EIg=r+Rg+RP

2. 理解R中，读出内电阻R中=R内

3. 理解测量原理，读出未知电阻值：

根据闭合电路的欧姆定律I=ERg+r+Rp+Rx，得Rx=EI-（Rg+r+Rp）

（1）当Rx=0，I=Ig，所以欧姆表的“0”刻度线的最右边，从右到左刻度由疏变密。

（2）系统误差分析：电池使用一段时间后，测量值会偏大。电池用久了，电动势会减小、内阻会增大。而欧姆表上的刻度值是根据电池正常的电动势数值标定的。当测量某一电阻时，电路中的电流比正常值要小，也就是说电表指针在正常位置的左边.而欧姆表的指针越靠近左边示数越大。所以，测出的电阻值变大。

二、 电流表、电压表内部电路分析

如下图3为多用电表内部电路图，已知表头Ig=20mA，Rg=25Ω，R0=120Ω，1—3A，2—0.6A，3—3V，4—15V。求R1、R2、R3、R4的阻值。

[解释]：接1时，

R1=Ig（Rg+R2）I1-Ig=0.02×（145+R2）3-0.02（1）

接2时，R1+R2=IgRgI2-Ig=0.02×1450.6-0.02=5Ω（2）

由（1）（2）解得R1=1Ω，R2=4Ω.

R并=IgRgI2=0.02×1450.6Ω=296Ω（3）

R3=U1I2-R并=30.6-296=16Ω

R4=U2-U1I2=15-30.6=20Ω

三、 实际欧姆表中档位的电路分析

典型电路1：如图为某欧姆表的表盘和内部电路图，已知表头Ig=1mA，Rg=200Ω，R0=700Ω，E=3V，内阻不计，表盘中值为30，欧姆档的选择旋钮分别为×100、×10、×1、×0.1。

（1）当S1、S2、S3均断开，问欧姆表对应的测量档位是最高档还是最低档？此时RP为多少？

（2）求S1闭合时，R1和RP的值；

（3）求S1、S2闭合时，R2和RP的值；

（4）求S1、S2、S3闭合时，R3和RP的值。

[原理解释]：

（1）据欧姆表原理，R内=R中=EIg=310-3Ω=3000Ω，而表盘中值为30，即当S1、S2、S3均断开时，欧姆表的选择档位应为×100，此时，RP=R内-（Rg+R0）=2100Ω

（2）当S1闭合时，欧姆表的选择档位为×10档，欧姆表的内阻为R内=30×10Ω=300Ω，欧姆调零电流为10

Ig，

R1=Ig（Rg+R0）10Ig-Ig=200+7009Ω=100Ω

RP=R内-R并=210Ω。

（3）当S1、S2闭合时，欧姆表的選择档位为×1档，欧姆表的内阻为R内=30×1=30Ω，欧姆调零电流为100Ig，

R1=Ig（Rg+R0）100Ig-Ig=200+70099Ω=1011ΩRP=R内-R并=21Ω。

（3）当S1、S2、S3闭合时，为×0.1档，欧姆表的内阻为R内=30×1=3Ω，欧姆调零电流为1000Ig，

R1=Ig（Rg+R0）1000Ig-Ig=200+700999Ω=10111Ω

RP=R内-R并=2.1Ω。

典型电路2：如图为某欧姆表的表盘和内部电路图，已知表头Ig=0.10mA，Rg=200Ω，E=2V，内阻不计，表盘中值为20，R1=9.80×103Ω。求各档位对应的R0、R2、R3、R4的值。

据欧姆表原理，选择×1k档位时，如图可知调零电流为Ig

R内=R中=EIg=20.10×10-3Ω=2.00×104Ω，

所以R0=R内-R1-Rg=1.00×104Ω。

选择×100档位时，依据测量原理可知此档位的内电阻为2.00×103Ω，调零电流为10Ig，所以

R2=E10Ig-Ig=2.09×0.10×10-3Ω=29×104

Ω

同理，选择×10，×1档位时

R3=E100Ig-Ig=2.099×0.10×10-3Ω=299×104Ω

R4=E1000Ig-Ig=2.0999×0.10×10-3Ω=2999×

104Ω

参考文献：

[1]三亿文库.高考物理电学实验攻略全解[EB/OL].