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        談?wù)勅f用表中電阻擋教學(xué)的幾個問題

        2019-07-01 03:37:54潘愛民
        考試周刊 2019年49期
        關(guān)鍵詞:歐姆定律萬用表

        潘愛民

        摘 要:萬用表是一種多用途的攜式電工儀表,不僅可進行交直流電壓、電流及電阻的測量,利用電阻擋的功能還可以對元器件的好壞進行判斷,所以在電氣設(shè)備的安裝、維修和線路檢查等工作中應(yīng)用極為廣泛,高職院校工科類的學(xué)生必須學(xué)會使用萬用表。

        關(guān)鍵詞:萬用表;電阻擋;歐姆定律

        萬用表是一種多用途的攜式電工儀表,不僅可進行交直流電壓、電流及電阻的測量,利用電阻擋的功能還可以對元器件的好壞進行判斷,所以在電氣設(shè)備的安裝、維修和線路的檢查等工作中應(yīng)用極為廣泛,但在應(yīng)用萬用表電阻擋時,從操作到讀數(shù),都與電壓擋和電流擋的操作和讀數(shù)有所不同,學(xué)生難以理解,常常會提出下列幾個問題,這些問題根據(jù)歐姆定律從電阻表的內(nèi)部電路原理圖來進行解析,將對掌握電阻擋的使用起到事半功倍的作用。

        一、 電阻擋的刻度為什么是不均勻分布且反向標刻

        圖1萬用表電阻擋(歐姆擋)實際是一只多量程的歐姆表,歐姆表的內(nèi)部工作原理依據(jù)是物理學(xué)中的歐姆定律,所以測量時的原理圖如圖1所示,圖中電源E為干電池。電源、表頭和串聯(lián)電阻R為固定值。被測電阻為Rx接在a、b端鈕,與表頭并聯(lián)的電位器R0是調(diào)零電阻(這個調(diào)零電阻僅在萬用表的電阻擋起作用),RC是表頭內(nèi)阻。根據(jù)歐姆定律,圖中的電流I為

        I=ERx+R+RCR0RC+R0

        (1)

        由于R、R0、RC都是固定的,電路中的電流大小取決于被測電阻Rx。當(dāng)Rx=∞(相當(dāng)于a、b兩端鈕間開路)時,電流I=0,指針不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),停在機械零位上,這時指針表示電阻最大;當(dāng)Rx=0(相當(dāng)于a、b兩端鈕間短路)時,電流I最大,指針應(yīng)指向電流滿偏刻度上,這時指針又表示歐姆零值,也就是電阻值大小的表示和電流值大小的表示相反,由此可見,電阻表的標度和電流表的標度是相反的,即反向標刻,由于電流I和Rx是非線性關(guān)系,所以電阻表的刻度是不均勻的。

        二、 為什么電阻表標度尺的中心值(中值電阻)等于歐姆表的總內(nèi)阻

        由上面電流計算式子(1)可知,當(dāng)Rx=0時,電流最大,為滿偏電流,這時電阻表回路中的電阻為R+RCR0RC+R0,就是電阻表的總內(nèi)阻;而當(dāng)被測電阻Rx和電阻表的總內(nèi)電阻相等時,由(1)式可計算出電流為最大值的一半,這時指針將指在標度尺中間。因此,電阻表標度尺的中心表示值就是歐姆表的總內(nèi)阻值,通常又稱為歐姆表的中值電阻。

        三、 電阻值的讀數(shù)為什么要乘以電阻擋的倍數(shù)

        為了能測量各種阻值的電阻,電阻表要制成多量程的,一般萬用表中的電阻擋有R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K等。當(dāng)被測電阻增加后,電路的電流將減少,為了不影響表頭的靈敏度,要保證流過表頭的電流不變,則流過和表頭并聯(lián)的分流電阻的電流就要減少,由于流過電阻的電流是和其阻值成反比,則和表頭并聯(lián)的分流電阻值要增大,所以電阻量程的改變通常采用如下方法:

        圖2保持電池電壓不變,通過增大表頭的分流電阻來改變電阻量程,其原理如圖2所示。圖中R3、R4、R5、R6組成閉合式分流器,使電阻擋分為R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K四檔,低阻擋用小的分流電阻,高阻擋用大的分流電阻,即R×1擋的分流電阻是R3,R×10擋的分流電阻是R3+R4…,當(dāng)被測電阻Rx的阻值增大時,轉(zhuǎn)換開關(guān)接到高阻擋,這時雖然整個電路的電流因Rx的增大而減小,但由于分流電阻也相應(yīng)增大,分流減小,保持流過表頭的電流不變,而同一指針位置所表示的電阻值擴大相應(yīng)的倍數(shù),所以,被測電阻的實際值就等于標度尺上的讀數(shù)乘以所用電阻擋的倍率(倍數(shù))。

        四、 為什么每次換倍率后都需要重新調(diào)零

        電阻表的刻度是利用流入表頭電流大小來標出(表示)電阻的大小,由I=ERx+R總內(nèi)可見,對測量某Rx只有相同的總內(nèi)阻(R總內(nèi)),它們的刻度表示才完全相同,但根據(jù)電阻表內(nèi)部原理圖(二) 可知在R×1、R×10、R×100量程之間轉(zhuǎn)換時,電動勢E不變,而與表頭并聯(lián)的電阻值是不同的(相當(dāng)于電流計改裝為電流表,增大電流表的量程),即電路內(nèi)阻(R總內(nèi))發(fā)生了變化,所以刻度表示數(shù)發(fā)生了變化,因此,每次轉(zhuǎn)換倍率時都要重新調(diào)零,而且還要進行機械調(diào)零,即在歐姆表使用前,Rx=∞時,回路中電流為零,指針應(yīng)指在電流表的零刻度,若不在就要調(diào)整定位螺絲。

        五、 測量使用的注意事項

        從測量電阻的原理中可知,在測量電阻時必須注意以下幾個問題:

        1. 用歐姆擋測電阻時,每次換擋后和測量前都要重新調(diào)零。

        2. 合理選擇量程,使指針盡可能在中間刻度附近。

        3. 測量電阻時,兩手不能同時觸及表筆的金屬部分:因為如果兩手同時觸及表筆的金屬部分,這時測出的值是人體電阻和待測電阻的并聯(lián)值,而不是待測電阻的真實值,也就是測量有誤差。

        4. 在測量電路中某元件的電阻時,一定要把測量元件與電路斷開:因為如果不把待測元件與電路斷開,測量到的也是待測元件與電路某部分的并聯(lián)值,而不是待測元件的真實值。另外,閉合電路中存在電壓,就會使通過表頭中的電流瞬間增大,而燒毀電表。因此,要測電路中的電阻,必須把電阻元件拆下來測量,至少要拆下一端。

        5. 在測量電阻時,不能在測量中換擋,否則會損壞萬用表。如需換擋,應(yīng)先斷開表筆,換擋后再進行測量。

        6. 萬用電表使用結(jié)束后,應(yīng)把選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋上:因為若還置于歐姆擋上,當(dāng)再次使用萬用表進行測量電壓或電流時,忘記換擋將會燒毀電表。而置于交變電壓最高擋,用交流電壓最高擋,去測電流或電阻,只是測量無法進行,但不會燒毀電表。如果長期不使用,還要將萬用表內(nèi)部的電池取出來,避免電池漏電腐蝕表內(nèi)其他器件。

        參考文獻:

        [1]陸國和.電工實驗與實訓(xùn)[M].高等教育出版社,2001.

        [2]趙新勇,郭安成.歐姆表的若干個為什么[J].物理教學(xué)探討,2007(4).

        [3]徐清.常用電工測量技術(shù)(3)電阻的測量[J].浙江農(nóng)村機電,1996(8).

        [4]楊惠忠.不同電阻擋測同一二極管正向電阻為何不同[J].科學(xué)咨詢(教育科研),2007(8).

        [5]孫學(xué)英.歐姆表十問[J].理科考試研究,2012(8).

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