欧姆表倍率转换原理
多用电表欧姆档倍率切换原理
多用电表欧姆档倍率切换原理作者：张凤英朱晓安来源：《物理教学探讨》2018年第08期摘要：多用电表欧姆档倍率切换方式，教科书中提供的切换电路与实验室中学生多用表电路有矛盾。
本文通过欧姆表原理、倍率切换原理以及倍率的两种切换方式进行比较，提出各自的优劣，阐述教材处理方式的原因，并提出教学启示和建议。
关键词：欧姆表；电路结构；改装原理；倍率档切换；教学启示中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）8-0050-31 问题的提出在人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》第8节《多用电表原理》的教学中，遇到学生和部分老师提出如下问题“教材中的多量程多用电表示意中3、4是电阻档，是利用不同电源实现欧姆表档位调节作用的，而实验室中学生万用电表（JO411型）只有两节干电池一个电源，那欧姆表到底是如何实现倍率切换的呢？”（如图1）可以通过电流表量程扩大的方法计算并联电阻。
如图5所示（虚线框内是改装后扩大了量程的电流表），把满偏电流为Ig的表头扩大量程为Ig1的量程计算并联电阻的方法是：表头与电阻R1共同分担需要改装后Ig1的电流，而表头最多只能承担Ig的电流，因此并联电阻R1必须承担Ig1-Ig的电流，电阻R1与表头两边的电压相等，可得：（Ig1- Ig）R1=IgRg得：分别代入不同的Ig1，Ig2，Ig3，Ig4，计算并联电阻分别是：R1=0.50 Ω，R2=5.03 Ω，R3=52.63 Ω，R4=1 000.00 Ω，这样就很方便；如果电源用1.5 V，通过计算可知也是可行的。
如果增加档位×10k，仍然用3 V的电源，按照上述公式计算得出Ig5=0.02 mA，是满偏电流Ig=0.1 mA的1/5 ，无法满足实验要求；如果用1.5 V的电源，电流Ig5=0.01 mA，同理可知这样不可行；如果用22.5 V的电源，Ig5=0.163 mA，则可以满足实验要求；如果所有的档位都用22.5 V的电源，选择×1档位时，Ig1=1.5 A，放电电流太大，需要频繁地更换电池。
欧姆表倍率与内阻的关系
欧姆表倍率与内阻的关系
欧姆表是电工常用的电阻测量工具，它的测量原理基于欧姆定律：电流通过导体时，与导体两端的电压成正比，与导体的阻值成反比。
欧姆表的测量范围一般给出了不同的倍率，常见的有×1、×10、×100等，这些倍率的设置与欧姆表的内阻有着密切的关系。
欧姆表的测量原理可以用下面的公式描述：
R = U / I
其中，R为被测电阻的阻值，U为欧姆表两端的电压，I为通过
被测电阻时的电流。
根据欧姆定律，电流I与电压U成正比，即I = U / R0，其中R0为欧姆表的内阻。
因此，将I代入上式，可以得到： R = U / (U / R0) = R0
可见，当被测电阻的阻值等于欧姆表的内阻时，欧姆表的两端电压与内阻无关，仅取决于被测电阻的阻值。
此时，欧姆表的倍率设置不会影响测量结果。
然而，当被测电阻的阻值远大于欧姆表的内阻时，欧姆表的测量结果将产生明显的误差。
此时，欧姆表的测量结果将低于被测电阻的实际阻值，误差大小取决于欧姆表的内阻和倍率设置。
通常情况下，欧姆表的倍率越大，内阻也就越大，测量精度也就越高。
但是，此时欧姆表的灵敏度也会降低，需要用更大的电压来进行测量，以保证测量精度。
因此，为了保证欧姆表的测量精度，应选择合适的倍率，并在测量前进行校准，以减小内阻和倍率设置对测量结果的影响。
同时，在
选择欧姆表时，应根据需要选择不同范围和精度的欧姆表，以满足不同的测量需求。
欧姆表的原理和简单使用PPT课件
10mA
A(Ω)
3
一、欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律
I
rRg
E R1
Rx
E R
Rx
二、欧姆表内部结构:
Er
R
G
R1
+-
(1) 结构元件： 电源
电流计 滑动变阻器
（短接调零）
(2) R :欧姆表内阻
R =R1+r+Rg
R R
中值
电流方向： “红进” “黑出”
（3） R1:调零电阻
复习回顾
1.如何把电流计改装成电压表? 串联一个电阻 串得越大 量程越大
2.如何把电流计改装成大量程电流表? 并联一个电阻 并得越小 量程越大
能否把电流计改装成为一个测电阻的仪表？
1
例1.如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流 Ig=10 mA,电流表电阻Rg =7.5ΩA、B为接线柱.
（1）用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节
为多少才能使电流表恰好达到满偏电流? 142 Ω
(2)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150Ω的电
阻Rx,电流表指针指在什么刻度?
5mA
(3)如果把任意电阻Rx接在A、B间, Rx的值与电流表读数I
是什么样的关系式呢?
Er
I
rRg
E R1
指针指在中间刻度附近
6
表盘的认识
7
五、 测量电阻(小电阻)的步骤
1.选档（选到×1档） 2.欧姆调零（短接调零） 3.读数（刻度×档位） 4.拔出红黑表笔，将档位置于OFF或交流电压的最高档位
8
150(5mA)
I(mA) 10 5 Rx(Ω) 0 150
欧姆表实现不同倍率的原理
如何实现欧姆表的不同倍率有这样一道实验题，共有两问，现只讨论其第二问，题目如下：（2）将G 表改装成两种倍率（如“×1”、“×10”）的欧姆表。
现有两种备选电路，如图2和图3所示，则图 （选填“2”或“3”）为合理电路；另一种电路不合理的原因是 ，在合理的电路中，当开关S 合向 端，这时的欧姆表是较大的倍率挡。
答案：图２ 原因：图３中的电路ｃ和ｄ所对应的电源电动势和满偏电流(最大电流)相同，则对应中值电阻相同，即同一种倍率（其它答案意思讲酌情给分）ｂ在考试时，这道题的得分率很低，即使是得分的同学也有很多是随机猜测的。
学生普遍觉得无从下手，不知如何分析，究其原因，是对“改装成两种倍率（如“×1”、“×10”）的欧姆表”不理解，不知如何实现欧姆表的不同倍率。
要解决欧姆表的不同倍率问题则需要先回顾一下欧姆表的测量原理。
欧姆表是测量电阻的仪表，其测量原理图如右下图所示。
它是由电流表表头、直流电源、电位器和红、黑二表笔串联而成。
虚线框内是欧姆表的内部结构（简化），则r+R 0+ R g 即为欧姆表的内阻R 内。
当被测电阻R x 接入电路后，通过表头的电流x g R R R r E I +++=0即 )(0R R r IE R g x ++-= 由上式可知，对给定的欧姆表，I 与R x 有一一对应的关系，所以由表头指针的位置可以知道R x 的大小。
为了读数方便，事先在刻度盘上直接标出欧姆值。
由欧姆表的原理可以看出，与电流表或电压表不同，欧姆表的刻度有以下三个显著特点：（1）、电流表及电压表的刻度越向右数值越大，欧姆表则相反，这是由于R x 越小I 越大造成的。
每个欧姆表刻度盘的最右端都可标以“0Ω”的数值，因为我们总可以选择R 0的值以保证当R x =0时流过表头的电流恰好等于它的满刻度电流I g 。
(2)、磁电式电流表及电压表的刻度是均匀的，欧姆表的刻度却很不均匀，越向左边越密。
欧姆表的倍率调档原理
欧姆表的倍率调档原理欧姆表的倍率调档原理是一种电表测量电压、电流、容值和电阻的重要技术，它是一种以除法原理对测量时的参数进行调整以使测量结果更准确的技术。
一般来讲，欧姆表可以提供多种倍率，如1x、10x甚至100x等，它把原始测量值放大或缩小，以达到测量结果的希望值。
一、欧姆表的倍率调档原理1、原理概述欧姆表的倍率调档原理是通过将电压、电流、容值或电阻等电能量参数进行重新调整以达到精确测量所需要的过程。
调整过程通常采用一个放大器，将较低的量程（最大值）转变为较高的量程（最大值）来实现。
例如，当欧姆表最大量程为30V时，用户可以使用20倍的倍率调档，从而把测试电压调档至30V，这就使得对高于30V的电压进行测量成为可能。
2、倍率调档的作用（1）将测量量程放大或缩小：可以通过调整倍率，把较低的量程放大成更高的量程，或者把较高的量程缩小成更低的量程。
（2）减小测量磁场对精度的影响：有时由于外磁场对测量精度有影响，这时可以使用倍率调档，把磁场影响减小到可接受的范围。
（3）维护欧姆表测量精度：欧姆表的测量精度取决于最大测量量程，通常最大测量量程不能超过欧姆表最大量程值的20倍。
因此，使用倍率调档可以保证欧姆表的测量精度不受外界影响。
二、倍率调档的两种模式（1）倍率调档模式倍率调档模式是指在倍率调整的过程中，主被测物的比值在变换过程中不变的一种模式。
例如，把最大量程为10V的测量要素用20倍的倍率调档，那么最大测量量程则由10V放大至20V，这种形式中主物被测物的比值没有发生变化，只是将最大量程放大至可测量的范围而已，因此这种模式也叫做非变速模式。
（2）变速调档模式这种模式是指通过set/reset方法把两者之间的比值放大或缩小，而不改变两者之间的比例，以达到被测物和基准物在不同量程下调整测量结果。
例如，把最大量程为10V的测量要素用4倍的倍率调档，那么最大测量量程则从10V缩小至4V，这种形式中主物被测物的比值发生了变化，但被测物和基准物之间的比例不受影响，因此这种模式也叫做变速模式。
欧姆表结构及原理
A．4R B．5R C．10R D．16R
3．若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA，内装一节干电池，电
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图2 所示，这时电压表的示数如图3所示。多用电表和电压表的读数 分别为________kΩ和________ V。 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用 电表和电压表的读数分别为12 kΩ和4.00 V。从测量数据可知， 电压表的内阻为________ kΩ。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个 理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图4所示。根据前面 的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V， 电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为______ kΩ。
动势为1.5 V，那么该欧姆表的内阻为________ Ω。待测电阻
接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电
阻的阻值为________ Ω。若指针指在满刻度的3/4处，则待测
电阻的阻值为________ Ω。
300 300 100
某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制 开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种 倍率，所用器材如下：
欧姆表结构及原理
一、欧姆表原理 1．欧姆表内部电路简化如图。
2．欧姆表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律。 (1)红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有 Ig ＝Rg＋ER＋r。 (2) 当 红 、 黑 表 笔 之 间 接 有 未 知 电 阻 Rx 时 ， 有 I ＝ Rg＋R＋E r＋Rx，故每一个未知电阻都对应一个电流值 I。 由于 I 与 R 是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的， 所以其对应的电阻刻度却是不均匀的。电阻的零刻度在电流
(完整版)欧姆表原理
实验二：多用表的使用
1、欧姆表的刻度特点：不均匀（左密右疏） 反向（零刻度在最右端） 例题：如图，若指针指在刻度的中央，则它的读数______25欧(倍 ：闭合电路欧姆定律 3、欧姆表测量电阻的步骤： 1）选择倍率 2）调零 3）测量 4）读数
实验二：多用表的使用
一般常用的欧姆表是多用电表中的其中一个 功能．欧姆表的使用要点是：
（1）根据被测电阻的大致值，将选择开关旋转到 欧姆挡相应的倍率上． 欧姆档的倍率表示测量值跟指针指示值的 倍数关系．例如用“×10”档测某电阻时，指示 值为15，则表示被测电阻值是15×10＝150 （）．选取档位的根据是以测量时指针尽可能 达半偏为宜．
与I一一对X应。 “R”
X
（2）中值电阻
E
R 中=
= R +r+R
Ig
g
注意：(1) 欧姆表的刻度与其他表刻度相反
且刻度不均匀（左密右疏）
（2）欧姆表每次测电阻 前需调零。不能带 电测量。
（3）欧姆表中电池用久了，电动势和内阻 要改变，测出的电阻值有较大的误差。所以 欧姆表常用来粗测电阻。
３、欧姆表的使用
4、欧姆表测量电阻的注意点： 1）每改变一个倍率必须重新调零（不是每测量一个电阻必须调零） 2）测量时必须把外电路断开，单独测量电阻 3）读数在刻度的中间附近较为准确 4）测量完毕后，开关旋至Off或交流最高档
实验二：多用表的使用
5、多用表测量电流和电压： 1）使用方法：测量电流时串联在电路中；测量电 压时并联在电路两端 2）读数 例题：如图，若指针指在刻度的中央，则它的读数 ______（量程 选用50V）；若量程 为25），则它的 读数______
实验二：多用表的使用
6、故障检测方法： 1）利用多用表中电压表
欧姆表的原理和简单使用
表盘的认识
五、 测量电阻(小电阻)的步骤
1.选档（选到×1档） 2.欧姆调零（短接调零） 3.读数（刻度×档位） 4.拔出红黑表笔，将档位置于OFF或交流电压的最高档位
总结：
1）欧姆表的工作原理：
E I r Rg R1 Rx
G
Er
R1
2）欧姆表的内部结构 3）欧姆表的使用方法：
50
∞
37.5 8mA
0mA
0 10mA
A(Ω )
一、欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律
E E I r Rg R1 Rx R Rx
二、欧姆表内部结构:
Er G
R1
(1) 结构元件： 电源 电流计 滑动变阻器R来自(2)R
:欧姆表内阻
R
=R1+r+Rg
R R
中值
+ I(mA) Rx(Ω) 10 0
选档 欧姆调零 测电阻读数 归档
+ -
四、读数:
1:图示中各次的电阻分 别为多少?
30 40 50 100 200 1K500
20 15 10 5 0
Ω
∞
Ω 2:实际使用的欧姆表具有多个量程可以选择，有×1档、×10档、 ×100档、×1K档等，如果实验中选择的是×100档，图示中各 次的电阻分别为多少？ 3:实际使用中怎样确定欧姆表选择哪一档？怎样才能使测得 电阻的阻值更精确？ 指针指在中间刻度附近
142 Ω
(2)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150Ω的电 阻Rx,电流表指针指在什么刻度? 5mA (3)如果把任意电阻Rx接在A、B间, Rx的值与电流表读数I E r 是什么样的关系式呢?
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欧姆表倍率转换原理
多用电表是高考电学必考实验之一，也是近几年高考热点。
关于欧姆表的倍率问题很多同学只知道如何应用而不知其工作原理。
要认识倍率的原理问题得先从认识欧姆表的构造开始。
一、欧姆表是怎样测量电阻的
如
图1
图（1）即为欧姆表内部构造图，测量前先将两表笔短接,调整滑动变阻器使电流表满偏,即。
（为电流表满偏电流；三个电阻之和即为电流表内阻）。
将待测电阻串接到两表笔之间得电表读数
与形成一一对应关系，但从函数关系看出欧姆表刻度
，
盘的刻度是不均匀的。
若此时电表指针半偏，所测电阻也叫电流表的“中值电阻”。
二、多电源实现欧姆表倍率转换
如图（2）为了方便讨论，设欧姆表有X1和
X10两种倍率挡。
（1）当开关K与A相联时为X1倍率。
俩表笔短
使电流表满偏
接，调整R
变
图2
此时“中值电阻”等于
（2）当开关K与B相联时为 X10倍率
调整R
变满偏电流仍为I
,。
，由倍率关系可知
，所以，假如换为X1K挡倍
率那么，从干电池的构造看显然是不
实际的，再说电表内有多节电池也不方便，这种方法在实际欧姆表中并不采用。
（人教版3-1图2.8有不当之处）
三、利用改变电流表量程实现倍率转换。
如图（3）开关A、B的通断作为倍率的转换，实际上是改变了电流表的量程。
（
图3
1）若开关A闭合，B断开为X1倍率挡，此时R
1与组合为一个量程为I
的电流表。
两表笔短接调整R
变，
，为X1挡的“中值电阻”。
（2）若开关A断开,B闭合。
为X10倍率挡。
R
2
与组合为一个量程为的
电流表，两表笔短接调整R
变
使电流表满偏。
，为X10倍率挡的“中值电阻”，，实现了倍率的转换。
四、干电池用久了E变小，r变大，对欧姆表的测量值有何影响？
（1）设r不变，E变小
仍能实现欧姆调零,
，减小偏小，指针所指电阻值偏大。
则（2）设E不变,r增大
，r的增大可由消化，故不变，测量值不受
影响。
则R
测=R
真。