欧姆表实现不同倍率的原理

第4页共5页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。GGRRccdsERb图3GRGRRbRaabsE图2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+R0+Rg即为欧姆表的内阻R内。当被测电阻Rx接入电路后，通过表头的电流GErGErR0黑红RxRg即由上式可知，对给定的欧姆表，I与Rx有一一对应的关系，所以由表头指针的位置可以知道Rx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Rx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R0的值以保证当Rx=0时流过表头的电流恰好等于它的满刻度电流Ig。(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。这是因为刻度的疏密程度取决于导数dI/dRx，由通过表头的电流表达式得，上式表明Rx越大dI/dRx越小，故越向左边刻度越密。（3）、电流表及电压表的刻度都是从0到某一确定的值，因此每个表都有一个确定的量程。但欧姆表的刻度却总是从0到∞欧。那这是否表明所有的欧姆表都有相同的刻度？是否欧姆表不存在量程问题？不是的！要认识这个问题先让我们再熟悉一下欧姆表的中值电阻。欧姆表在每次换挡位后测量电阻前都必须进行欧姆调零，即将两表笔短接，调节调零旋钮使指针指到电流表的满刻度。因此当Rx=0时表头电流等于它的满刻度电流Ig，所以把Rx=0和I=Ig代入可得：那如何来实现欧姆表的不同倍率，从而达到改变量程的目的？一般有两种途径：一是电路中的最大电流Ig值不变而改变电源电动势，可以在教材原插图的基础上，只要改变３、４支路中的电源电动势大小（即用两个不同的电源），可以把支路４中的电源符号Ｅ改为Ｅ΄；两是电源电动势不变而改变电路中的最大电流Ig值，如下图（右图）所示，可在电流表表头上想办法,在电流表表头上并联多个电阻，即把Ｇ表改装成不同量程的电流表，再加一个选择开关即可实现不同的倍率。EEE123456ABS图２.8-5GGErR0黑红RxRgR3