多用电表的欧姆调零原理管窥，本文主要内容关键词为：电表论文,原理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
多用电表是由电流表经过改装而成，改装的过程囊括了电阻的分压、分流原理、欧姆 定律和闭合电路欧姆定律，还用到了交流电的整流滤波知识。作为考查学生电学知识的 好载体，多用电表在历年的全国高考物理中频频出现。其中多用电表的欧姆调零是颇令 师生困惑的问题，本文拟就此做些粗浅探讨。
多用电表测量电阻的电路及原理如图1所示，首先红黑两表笔短接，调节调零电阻R， 使电
附图
式中R[,T] = R[,g] + r + R为欧姆表内阻。当R[,x] = R[,T]时，欧姆表指针恰指中 央位置，故欧姆表内阻R[,T]，也称中值电阻。可见，对不同的电阻R[,x]都有且仅有一 个电流值I与之相对应，在电流表的刻度盘上标出与I相对应的电阻值，就得到了图2所 示的欧姆刻度，这样测量时就可根据电流表指针的指示直接读出被测电阻值R[,x]。
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但是上述欧姆表的刻度是根据电池的电动势E和内阻r不变的情况下设计的。实际上， 电池在使用过程中，内阻会不断增加，电动势也会逐渐减小。这时若将红黑表笔短接， 指针就不会满偏指在“0”欧姆处，这一现象称为电阻档的零点偏移，它给测量带来一 定的系统误差。对此最简单的克服方法是调节限流电阻R，使指针满偏指在“0”欧姆处 。但这样会改变欧姆表的内阻，使其偏离标度尺的中间刻度值，从而引起新的系统误差 ，那么如何进行欧姆调零呢?
为解决此问题，欧姆表中均采用“零点调整线路”。如图3所示，RP是用来对零点偏移 起补偿作用的电位器，称为调零电位器。电位器上的滑动头c把电位器RP分成两部分， 一部分与表头串联，其余部分与表头并联。因电动势增加使电路中的总电流偏大时，可 将滑动触头下移，以增加与表头串联的阻值，而减少与表头并联的阻值，使分流增加， 以减少流经表头的电流。而当实际的电动势低于标称值或内阻高于设计标准，使总电流 偏小时，可将滑动头上移，以增加表头电流。总之，调节电位器RP的滑动头c的位置， 可改变表头支路与R[,2]支路的电流分配关系。只要设计得当，可保证在E的一定变化范 围内，当R[,x] = 0时，通过调节RP均可使流经表头的电流保持满标度电流。
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但改变调零电位器RP的滑动头c时，欧姆表的内阻(即中值电阻)R[,T] = R[,4] + R
[,cd] = R[,4] + 
化对测量结果带来的误差，在设计欧姆表时，都是先设计R ×1kΩ档，这一档的中值电阻约为10kΩ，是一个很大的电阻。通常选择R[,4]阻值较大 而R[,1]、R[,2]及R[,RP]均较小，即R[,cd]
R[,4]。当R[,bc]增大时，R[,cd] 变化很小，这样可将R[,T]的变动限制在较小范围，以保证R[,cd]的变化对它的影响就 可以忽略不计。对于R×100Ω、R×10Ω、R×1Ω各档，则采用R×1kΩ档并联分流电阻的办法来实现。
下面再介绍一下欧姆表的多倍率挡问题。欧姆表的刻度包含了从0～∞的全部电阻数值 ，但是当被测电阻阻值很大或者很小时，因读数不易分辨，将导致大的测量误差。事实 上，只有在相当于
倍中值电阻的阻值范围内，才能保证一定的测量准确度。 也就是说，欧姆表也有改变其“有效量程”之必要。而欧姆表多倍率挡的改变是通过改 变其中值电阻来实现的，如图4所示为多倍率挡欧姆表的线路，通过联动开关(共有两组 触点，用虚线连接表示它们联动)可以变换倍率。例如图4中所示开关位于“×1k”位置 ，此时线路的中值电阻为10kΩ，即表盘中央刻度线“10”(见图2)代表阻值应为10×1k Ω。若开关置×100位置，可以看出在表头负端和电池正极间并接了电阻R[,7]，使中值 电阻减小1/10即为1kΩ。此时表盘中央刻度所代表的欧姆数也减小10倍，读数应为10× 100Ω。同样，开关在×10、×1位置时，中值电阻均递减10倍，刻度代表的欧姆数也做 相应变化。当开关置×10k位置时，线路串入电阻R[,8]，使中值电阻提高至100kΩ。值 得注意的是因为内阻加大，为使欧姆表能正常工作，测量线路中串入电池E[,2]。
附图
当多用表的欧姆挡在“×1挡”“×10挡”“×100挡”“×1k挡”之间的挡位内由低 倍率转向高倍率时，由于中值电阻变大，并联的电阻必须随之变大。由此红黑表笔短接 时，电路总电阻增大，干路电流减小，电池内电压减小，路端电压增大，因而通过表头 中的电流增大，所以在变换欧姆挡时由于欧姆表内部电路的改变，必须重新调零。通过 上述分析，为了保护电表在变换欧姆挡测量不同电阻时，则应先测较大阻值的电阻，或 对未知阻值的电阻测量，可先用高倍率挡，再调用适当的低倍率挡，而在同一欧姆挡测 量几个电阻不需要考虑次序。