多用电表欧姆挡换挡原理分析

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。

2019级高三物理一轮复习学案（59）实验：多用电表的原理和使用课前案一、多用电表1、多用电表的表面结构：多用电表可以用来测、和，又称万用电表，其表面结构如图所示．其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端有“∞”，右端标有“ O ”，是用于测量的，刻度是分布的。

中间的刻度线是用于测和__ __的，其刻度是分布．多用电表表面的下半部分为选择开关，包括电流档、电压档和测电阻倍率．多用电表表面还有一对正、负插孔．红表笔插正插孔，黑表笔插负插孔，在插孔上面的旋钮叫__ ，用它可进行电阻调零．另外，在表盘和选择开关之间还有一个_ _ ，用它可以进行，即旋转该调零螺丝，可使指针（不接入电路中时）指在__ 刻线．2、用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该倍率重新后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该倍率重新后再测。

内电源正极接表笔，内电源负极接表笔，电流从表笔流入，表笔流出。

3、测电阻的注意事项:（1）使用前检查指针是否在左侧零点,若不在应进行。

（2）测电阻时要使用内部电源。

即测量时必须断开，并与其它元件断开。

（3）每次换档后都要重新。

（4）使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分（首先是为了安全；其次两手之间的人体电阻将与被测电路并联，改变了电路结构）。

（5）不论使用多用电表的哪个挡，电流总是从多用电表的接线柱（红表笔）进入电表，而从接线柱（黑表笔流出）。

二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1.构造如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。

外部：接被测电阻R x。

全电路电阻R总＝R g＋R＋r＋R x。

2.工作原理闭合电路欧姆定律I＝ER g＋R＋r＋R x。

3.刻度的标定红、黑表笔短接(被测电阻R x＝0)时，调节调零电阻R，使I＝I g，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。

厦门一中12级高二物理《§4.2多用电表的原理与使用》作业 班级 座号 姓名一、欧姆表原理：欧姆表是据欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可直接读出电阻阻值，比用伏安法测电阻方便．原理：如右图示：调零时：I g =E /R g （欧姆表内阻R g =r +r g +R +R 0）测量时：I = E /（R g +R x ） 。

I 与R x 一一对应，只要将对应R x 值的电流刻度Ⅰ改为阻值R x ，即为欧姆表．注意1：由于I 与R 的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻零刻度在电流满偏处．注意2：红表笔笔接欧姆表内部电源负极，而黑表笔笔接内部电源的正极。

即电流红进黑出。

二、多用电表原理（电路图如图所示）多用电表由一只灵敏的直流电表（表头）与若干元件组成测量电路，每进行一种测量时只使用其中的一部分电路，其他部分不起作用．1、直流电流挡直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同的电阻改装而成的几个量程不同的电流表．2、直流电压挡：直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同的电阻改装而成的几个量程不同的电压表． 3、欧姆挡（见上面欧姆表原理）三、多用电表外部构造：多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示．其表面分为上、下两部分：上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的；中间的刻度线是用于测电流和电压的，其刻度是分布均匀的，最下面一条刻度线左侧标有“V ”是用于测交流电压的，其刻度是均匀的。

多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。

将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。

多用电表表面还有一对正、负插孔．红表笔插“+”插孔，黑表笔插“-”插孔，插孔上面的旋钮叫欧姆调零旋钮，用它可进行电阻调零，另外，在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中时）指在左端“0”刻线。

对多用电表欧姆档的内阻及欧姆表原理图的探讨在学习了高中物理第二册[1]“欧姆表原理”之后，不少学生根据课本上给出的的欧姆表原理图和老师讲解的“半偏法”，关于多用电表欧姆挡的内阻推出了下述两个互相矛盾的结论。

结论一、欧姆表由低档位转换到高档位时，内阻变小在应用欧姆表测电阻时，首先选择×10倍率档，将表笔短接进行欧姆调零后，表头满偏；然后转换到×1k 倍率档，将表笔短接，在进行欧姆调零前发现指针超出了最大刻度（满偏值），即通过表头的电流大于其满偏电流。

根据课本上给出的的欧姆表原理图（图1）结合欧姆定律可得：R 内=E/I,I 变大，说明R 内变小。

由此得出了结论一。

结论二、欧姆表由低档位转换到高档位时，内阻变大选择好某一档位，直接将表笔短接调好零，此时流过表头的电流等于它的满偏电流I g ,有：内R EI g =；在此状态下，将一电阻R x 接入表笔间，Rx R E I +=内,有=g I I xR R R +内内，当内R R x =时，2g I I =，即指针指到刻度盘中央，此时的x R 叫作中值电阻。

由上述分析可知，欧姆表在某一个档位时的内阻就等于这一档位的中值电阻值，这就是我们常说的“半偏法”。

这两种推理过程都没有问题，但得出了不同的结论，到底是怎么回事呢？鉴于物理学科实验性强的特点，本着科学严谨的态度，我动手查阅了各种资料，并亲自拆开了一个万用电表研究其内部电路，形成了自己的一些观点，现拿出来与各位同行商讨。

首先肯定一点：用半偏法确定万用电表欧姆档各档位的内阻是绝对正确的，即倍率大的档位对应的内阻肯定大，倍率小的档位对应的内阻值小。

那么为什么会出现结论一所述的现象呢？笔者认为教学用书及多数参考书上给出的欧姆表原理图有不足之处：它很容易让人误认为流过表头的电流就等于流过干路的电流，因此，结论一的得出的也是“有据可依”的。

那么，欧姆表的内部结构是什么？其内阻究竟是由哪几部分组成呢？下面是MF--16型多用电表的欧姆档部分的电路图（图2）。

多用电表是电学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正确读数，高考考查频率较高，是高三复习的重要知识点。

【实验目的】练习使用多用电表测电阻。

研究二极管的单向导电性 【实验原理】一．多用电表欧姆档原理多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百μA ，转换开关和测量线路相配合，可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。

测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R 使指针满偏时有 I g =R r r g ++ε=中R ε（1）当电笔间接入待测电阻R x 时，有 I x =xR R +中ε（2）联立（1）、（2）式解得g xI I =中中R R R x + （3） 由（3）式知当R x =R 中时，I x =21I g ，指针指在表盘刻度中心，故称R 中为欧姆表的中值电阻，由（2）式或（3）式可知每一个R x 都有一个对应的电流值I ，如果在刻度盘上直接标出与I 对应的R x 的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。

由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。

二．多用表表盘结构 多用电表的表面结构多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示。

其表面分为上下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的。

中间的刻度线是用于测电流和直流电压的，其刻度是均匀分布的，最下面一条刻度线左侧标有“v”，是用于测交流电压的，其刻度线分布不均匀。

多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。

将多用电表的选择开关旋转到电流档，多用电表就能测量电流强度，当选择开关旋转到其他功能区域时，就可用于测量电压或电阻。

多用电表的欧姆表不同档位的原理
多用电表的欧姆表功能是用来测量电阻的。

不同档位对应不同的测量范围，这是因为欧姆表的工作原理和内部结构决定了其量程的切换。

欧姆表的工作原理基于闭合电路的欧姆定律，即电流I通过一个电阻R时，两端会产生电压U，三者之间的关系为：U = IR。

在欧姆表中，这个电阻R是由内部的一个可变电阻（控制电阻）和待测电阻串联而成的。

通过调整内部的可变电阻，可以使表头的指针指向恰当的位置，以显示待测电阻的阻值。

多用电表中的欧姆表通常有以下几个档位：
1. 欧姆挡位：这个档位用于测量电阻，通常有多个子档位，如×1、×10、×100等，代表量程的扩大。

量程越大，可测量的电阻范围就越高。

2. 电阻挡位：这个档位用于测量绝缘材料的电阻率或电池的电动势。

3. 电压挡位：用于测量电压。

4. 电流挡位：用于测量电流。

不同档位的切换原理：
切换到不同欧姆挡位时，实际上是在改变内部的可变电阻的值，从而改变整个电路的总电阻，以适应不同的测量范围。

当换挡时，需要重新调零，因为不同档位下，内部可变电阻的值不同，影响了测量结果的准确性。

调零是通过调整内部的可变电阻，
使得表头指针指向电阻刻度的零点。

由于在不同档位下，电流表的灵敏度不同（即中值电阻不同），因此欧姆表的刻度盘上的刻度是不均匀的。

在低档位时，刻度间距较大，适合测量低阻值的电阻；而在高档位时，刻度间距较小，适合测量高阻值的电阻。

总结来说，多用电表的欧姆表不同档位之间的切换原理是通过改变内部可变电阻的值来调整测量范围，并且每次切换档位后都需要重新调零，以保证测量的准确性。

多用电表欧姆挡的原理和使用试题赏析作者：陈宏来源：《中学生数理化·自主招生》2019年第08期多用电表是高考《考试大纲》要求考生会使用的基本仪器之一，其原理是恒定电流相关知识的综合应用，涉及多用电表问题中的重点和难点是欧姆挡的原理和使用。

与多用电表欧姆挡相关的考题切人点多、综合性强，突出考查考生的电路分析能力和实验设计能力等。

下面我们就筛选出与多用电表欧姆挡的原理和使用有关的试题加以科学归纳、评析，从中领悟和欣赏命题专家的独具匠心。

一、多用电表欧姆档的原理多用电表欧姆挡的原理是闭合电路的欧姆定律。

当红、黑两表笔之间连接电阻R x组欧姆表的R中相等，则它们的表盘刻度情况就完全相同（可共用一个刻度盘）。

换句话说：中值电阻唯一地决定了欧姆表表盘的刻度，中值电阻一经确定，欧姆表表盘的刻度便将确定。

由此可知，要改变欧姆表的测量范围，实现欧姆表的不同倍率，只需改变中值电阻即可，比如使R中变为原来的10倍，则指针听指的刻度值也就变为了原来的10倍。

如何改变中值电阻呢？根据R中=R内=r+R0=E/I g可知，要改变中值电阻有两种途径：一是保持电路中的最大电流Ig的值不变，改变电源电动势;二是保持电源电动势不变，改变电路中的最大电流Ig的值，即在灵敏电流计G上并联多个电阻，把G表改装成不同量程的电流表，再加一个选择开关，从而实现不同倍率的转换。

二、实例分析例1 某同学设计了一个简易的多用电表，共内部电路如图1所示，其中G为灵敏电流计，S为单刀多掷开关（功能键）。

（1）当开关S置于1或2位置时用于测______，且开关S置于______时其量程较大;将开关S置于5位置时用于测______。

（2）測电压时，电流从______端流入多用电表（选填“红”或“黑”）。

（3）如图2甲和乙所示是另一位同学设计的两种欧姆表的内部电路，改装后的表盘如图3所示，倍率分别为“×10”和“×100”。

则设计合理的是图______（选填“甲”或“乙”）所示电路，原因是：______。

多用电表得原理与使用一、多用电表得结构与原理1.欧姆表得构造:如图1所示,欧姆表由电流表G 、电池、调零电阻R 与红黑表笔组成.图1欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联.外部:接被测电阻R x 、全电路电阻R 总＝R g ＋R ＋r ＋R x2.工作原理:闭合电路得欧姆定律I ＝E R g ＋R ＋r ＋R x当红、黑表笔短接并调节R 使指针满偏时有 I g =R r r g ++ε=中R ε (1)、 当电笔间接入待测电阻R x 时,有 I x =x R R +中ε(2)联立(1)、(2)式解得 g x I I =中中R R R x + (3) 由(3)式知当R x =R 中时,I x =21I g ,指针指在表盘刻度中心,故称R 中为欧姆表得中值电阻,由(2)式或(3)式可知每一个R x 都有一个对应得电流值I,如果在刻度盘上直接标出与I 对应得R x 得值,那么当红、黑表笔分别接触待测电阻得两端,就可以从表盘上直接读出它得阻值。

3.刻度得标定:红黑表笔短接(被测电阻R x ＝0)时,调节调零电阻R ,使I ＝I g ,电流表得指针达到满偏,这一过程叫欧姆表调零.(1)当I ＝I g 时,R x ＝0,在满偏电流I g 处标为“0”.(图甲)(2)当I ＝0时,R x →∞,在I ＝0处标为“∞”.(图乙)(3)当I ＝I g 2时,R x ＝R g ＋R ＋r ,此电阻就是欧姆表得内阻,也叫中值电阻. 由于电流与电阻得非线性关系,表盘上电流刻度就是均匀得,其对应得电阻刻度就是不均匀得,电阻得零刻度在电流满刻度处。

4、多用电表1).表盘:多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程.外形如图2所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程得刻度;下半部为选择开关,它得四周刻有各种测量项目与量程.另外,还有欧姆表得调零旋钮、指针定位螺丝与测试笔得插孔.图2由于多用电表得测量项目与量程比较多,而表盘得空间有限,所以并不就是每个项目得量程都有专门得标度,有些标度就属于共用标度,如图中得第二行就就是交、直流电流与直流电压共用得标度.2).挡位:如图3所示,其中1、2为电流测量端,3、4为电压测量端,5为电阻测量端,测量时,黑表笔插入“－”插孔,红表笔插入“＋”插孔,并通过选择开关接入与待测量相对.应得测量端图3二、欧姆表操作步骤1.机械调零,用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。

深度认识多用电表欧姆挡及其倍率转换原理
苏俊;黄绍书
【期刊名称】《物理通报》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】长期以来,由于高中物理教材给出的多用表电路图与实际情况存在较大的本质差异,致使教学过程中对多用表欧姆挡的理论与实践不相吻合.结合常用的指针式多用电表欧姆挡的一些实验现象和多用电表欧姆挡或欧姆表的实际电路进行分析,指出多用电表欧姆挡或欧姆表的倍率与表头电流的匹配关系是靠改变表头的分压电阻和分流电阻来实现.
【总页数】4页(P145-148)
【作者】苏俊;黄绍书
【作者单位】贵州省黔西第一中学;毕节市第二实验高中
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.多用电表欧姆档倍率切换原理
2.多用电表欧姆挡工作原理的理解和分析
3.多用电表欧姆挡的原理和使用试题赏析
4.运用电学基本规律解决多用电表欧姆挡问题
5.多用电表欧姆挡为什么“中值”附近相对误差小?
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多用电表欧姆挡工作原理的理解和分析胡连冬;周静【摘要】论述了多用电表欧姆挡的工作原理．【期刊名称】《物理通报》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】2页(P74-75)【关键词】多用电表;欧姆挡;工作原理【作者】胡连冬;周静【作者单位】宁乡县第七高级中学,湖南长沙410635;宁乡县流沙河中学,湖南长沙410635【正文语种】中文【中图分类】TN946.11 问题的提出高中《物理·选修3-1》［1］第63页，简单介绍了多用表欧姆挡的原理，并涉及了多用表测电阻的一些方法，但由于教材中没有提出欧姆挡的原理分析，在教学中学生提出了不少疑问.例如：为什么欧姆挡的刻度线不均匀？什么是欧姆挡的中值电阻？为什么欧姆挡换挡测量电阻时要重新调零？……针对这些问题，笔者对J0411型实验用多用表做了一些探究，下面是笔者对欧姆挡原理的理解和分析.2 分析欧姆挡的工作原理图1所示是J0411型多用表欧姆挡的电路图.最大倍率挡（×1k）只由电流计G的调零电位器RP，R1，R2组成内部共用电路，其余几挡都是在共用电路上再并联一个电阻来实现转换挡位的.为了便于分析，将图1简化为如图2所示电路.R′表示转换到各挡时所连接的等效电阻.图1图2若电池的电动势为E，内阻为r，则图2电路中的总电阻为令，当用某一挡测电阻，且两表笔短路，欧姆调零后，电路2中总电流为电流计G的满偏电流为用该挡测量待测电阻Rx，图2电路中总电流为此时通过电流计的电流为由（3）式得以为纵轴，R为横轴作出（4）式的图像如图3所x示.图3当Rx＝0时，由（1）～（3）式得Ig′＝Ig.电流计指针满偏；而当Rx趋近无穷大，即两表笔开路时，Ig′＝0.所以电阻挡刻度线跟电流、电压刻度线相反，当Rx越大，Ig′越小，电流计指针偏角越小.当待测电阻Rx的变化量为ΔRx时，由（4）式可得电流计电流Ig′的倒数变化量为即电流计电流Ig′的变化量为由此可见，随着Rx增大，在Rx的变化量ΔRx相同时，由于，逐渐减小，所以对应的电流变化量ΔI′g也越小，因而导致电阻刻度线相邻刻度间距也不均匀，电阻刻度线左边对应电阻值大，其相邻刻度线就越密.当电流计指针半偏时，指针恰好对应于电阻刻度线中央位置，此时的电阻值通常叫中值电阻.因由（1）～（3）式得即欧姆挡的中值电阻总等于表的总内阻，不同的挡位测量电阻时，表内总电阻不同，对应的中值电阻也不同.【例题】J0411型多用表电阻刻度的中央值是“15”，则各电阻挡对应的中值电阻分别为×1挡15 Ω，×100挡1 500Ω，×1k挡15 kΩ.那么欧姆挡换挡后测电阻时，为什么要重复新欧姆挡调零呢？原来换挡后表内总电阻发生了变化，使电流计中电流也发生了变化.例如，测电阻时由低挡转换到高挡时，R0增大，由图2可知I，I减小，其路端电压U增大，则电流计中电流反而增大，指针偏角大于原来换挡前的满偏角度.因此转换挡位测量电阻之前，必须重新校正欧姆调零器使指针指在电阻刻度线的“0”刻度上.3 建议关于多用表欧姆挡的原理图，许多教辅参考资料上都画成图4所示.图4笔者认为图4违背了物理知识的科学性和严密性，甚至还可能给教师对知识的理解造成误导，建议将图4改为图2比较科学合理，不妥之处，敬请同行赐教.参考文献【相关文献】1 课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理·选修3－1.北京：人民教育出版社，2007。