欧姆表使用中的十个为什么

摘 要：欧姆表是测电阻的仪器，正确使用欧姆表是培养实验技能和科学思维的重要途径。但实际操作中会出现很多疑问，而弄清其中的底层逻辑是提升学科素养的有效途径。

关键词：左密右疏；欧姆调零；中值电阻；相对误差

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2024）7-0073-3

欧姆表是测电阻的仪器，其工作原理则基于闭合电路的欧姆定律。在欧姆表测电阻的教学中，教师往往直接给出一些结论让学生记忆，比如“在中值电阻附近读数较为准确”，但为什么准确学生不得而知，还让学生有了更多疑惑。高考评价体系中指出，整合学科相关知识，运用学科相关能力认识问题、分析问题、解决问题，这是提升学科素养的有效途径。由此看来，教师讲明为什么是有必要的。基于此，结合教学实际，总结了以下十个学生容易产生的疑问，并加以解读，以期帮助学生更好地理解和使用欧姆表。

1 为什么欧姆表的刻度左密右疏

指针式的电流表或电压表的刻度是均匀的，而欧姆表的刻度却不均匀，且左密右疏，这是为什么？我们知道，欧姆表测电阻时，首先是将电阻Rx接入电路，那么通过电流表的电流为

2 为什么每次换挡都需要进行欧姆调零

欧姆调零的步骤是红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向满偏电流（表盘上0 Ω）的位置。

如图1是欧姆表换挡示意图，换挡时旋动旋钮S，当S接通R1、R2或R3时代表欧姆表不同的挡位，挡位不同时，G表并联的电阻不同，欧姆表的内阻也不同。欧姆调零时，红黑表笔短接（外电阻为零），指针不再指向0 Ω的位置，这时需要通过调节调零电阻R0，使指针重新指向0 Ω的位置，此时才可以表示外电阻为0。

3 为什么低挡位时无法调零

欧姆表在换挡后要进行欧姆调零才能使用，但在实际操作时有这样一种现象［1］：高倍率挡时（比如×10k）调节欧姆调零旋钮，可以正常进行欧姆调零，但当低倍率挡时（比如×1），无论怎样调节欧姆调零旋钮，指针都无法指到满偏电流的位置，这也就意味着欧姆调零失败，这是为什么呢？问题出在电池上，学生型欧姆表一般使用干电池作为内部电源。资料显示，当干电池使用久了以后，电池的电动势减小，内阻增大为十几欧甚至上百欧。如果继续使用旧的电池作为内部电源，那么无论选择哪个挡位，流过表头的最大电流都会减小。只是低倍率挡时，流过表头的最大电流减小得更多，以至于电流小于其量程，这也就意味着无法调零。如果将电池更换为新电池，这种现象随即消失。

4 为什么中值电阻就是该挡位下的内阻

如图2（甲）是欧姆表内部构造示意图，欧姆表的内部构造由电池、电流表G、调零电阻R和红、黑表笔组成，其内阻R=Rg+R+r。如图2（乙）所示，当红、黑表笔短接（被测电阻Rx=0）时，调节调零电阻R，使I=Ig，电流表的指针达到满偏（指针指在0 Ω位置），这一过程叫欧姆调零。根据闭合电路的欧姆定律

5 为什么中值电阻决定了欧姆表的刻度

6 为什么不能测电源的内阻

欧姆表的工作原理是基于表内的电池与待测电阻构成闭合电路，通过表头的电流指示来显示被测电阻。对于外部电源的内阻不能用欧姆表测量，有两方面的原因：第一，把外部电源接上欧姆表后，电路的结构将发生变化，欧姆表的电流与原来设计标注的刻度不再吻合，指针指示读数也就不再是所测电阻的阻值；第二，实际操作中，外部电源的接入轻则会使测量无效，重则烧坏欧姆表。由此看来，欧姆表不能用来测电源的内阻，即使在测纯电阻的阻值时，也需要先把外部电源断开才能进行测量。

7 为什么估读会偏大

（3）式结果表明，这样估读的结果是大于实际电阻值的，即估读值偏大。由于欧姆表的刻度本身不均匀，所以度数越小或越大，估读的误差就越大。

8 为什么在中值电阻附近读数

由上面分析可知，对于不同数量级阻值的电阻，为了满足在中值电阻附近读数，我们需要选择合适的倍率，比如，中间刻度是“15”，在测量约20 Ω的电阻时，宜选择倍率“×1”；在测量约2 000 Ω的电阻时，宜选择倍率“×100”，等等。

9 为什么指针偏转角太大时要换低倍率的挡位

测电阻时，我们在中值电阻附近读数较为准确，这就需要选择合适的挡位让指针指在中值电阻附近。如图4所示，指针的偏转角较大，并不是指在中间刻度附近，所以需要更换倍率，由于当前指针读数偏小，根据电阻Rx=读数×倍率，所以选择的倍率偏高，需要更换低倍率的挡位，反之亦然。可以利用口诀记忆，即“转大换小，转小换大”。

10 为什么电池用旧了，测量值偏大

以上十个为什么是学生学习欧姆表的过程中容易产生的疑惑，主要表现在欧姆表的原理、使用方法、注意事项和误差分析等几个方面，教师只有在教学中讲明了这些疑惑的底层逻辑，学生才能更好地使用欧姆表。欧姆表测电阻的特点是可以直接读数且操作简单，但限于测量原理，所以只能用于粗测阻值，如果对精度有要求，就需要考虑其他测量方法，比如伏安法［5］。

参考文献：

［1］张转利，陶振宇.为什么低挡调不到零？——对欧姆表使用过程中一个现象的探讨［J］.物理教师，2015，36（10）：54-56.

［2］马仕彪.欧姆表测量原理和倍率的探讨［J］.物理通报，2023（9）：140-145.

［3］梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学［M］.北京：高等教育出版社，1980：214-215.

［4］朱建廉.为何要在中间区域？——关于“欧姆表测电阻时读数误差”的研究［J］.物理教师，2023，44（10）：64-65.

［5］张岩松.欧姆表测电阻的十个为什么［J］.物理教学探讨，2020，38（6）：61-62.