多用電表歐姆檔倍率切換原理

張鳳英　朱曉安

摘 要：多用電表歐姆檔倍率切換方式，教科書中提供的切換電路與實驗室中學(xué)生多用表電路有矛盾。本文通過歐姆表原理、倍率切換原理以及倍率的兩種切換方式進(jìn)行比較，提出各自的優(yōu)劣，闡述教材處理方式的原因，并提出教學(xué)啟示和建議。

關(guān)鍵詞：歐姆表；電路結(jié)構(gòu)；改裝原理；倍率檔切換；教學(xué)啟示

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）8-0050-3

1 問題的提出

在人教版高中物理選修3-1第二章《恒定電流》第8節(jié)《多用電表原理》的教學(xué)中，遇到學(xué)生和部分老師提出如下問題“教材中的多量程多用電表示意中3、4是電阻檔，是利用不同電源實現(xiàn)歐姆表檔位調(diào)節(jié)作用的，而實驗室中學(xué)生萬用電表（JO411型）只有兩節(jié)干電池一個電源，那歐姆表到底是如何實現(xiàn)倍率切換的呢？”（如圖1）

可以通過電流表量程擴(kuò)大的方法計算并聯(lián)電阻。

如圖5所示（虛線框內(nèi)是改裝后擴(kuò)大了量程的電流表），把滿偏電流為Ig的表頭擴(kuò)大量程為Ig1的量程計算并聯(lián)電阻的方法是：表頭與電阻R1共同分擔(dān)需要改裝后Ig1的電流，而表頭最多只能承擔(dān)Ig的電流，因此并聯(lián)電阻R1必須承擔(dān)Ig1-Ig的電流，電阻R1與表頭兩邊的電壓相等，可得：（Ig1- Ig）R1=IgRg

得：

分別代入不同的Ig1，Ig2，Ig3，Ig4，計算并聯(lián)電阻分別是：R1=0.50 Ω，R2=5.03 Ω，R3=52.63 Ω，R4=1 000.00 Ω，這樣就很方便；如果電源用1.5 V，通過計算可知也是可行的。

如果增加檔位×10k，仍然用3 V的電源，按照上述公式計算得出Ig5=0.02 mA，是滿偏電流Ig=0.1 mA的1/5 ，無法滿足實驗要求；如果用1.5 V的電源，電流Ig5=0.01 mA，同理可知這樣不可行；如果用22.5 V的電源，Ig5=0.163 mA，則可以滿足實驗要求；如果所有的檔位都用22.5 V的電源，選擇×1檔位時，Ig1=1.5 A，放電電流太大，需要頻繁地更換電池。

綜上所述：如果沒有×10k檔位，使用一個電源是切實可行的；如果增加×10k檔位，則需要增加電池。通過以上分析，我們也可水到渠成地得出，如果從節(jié)能方面考慮，在不知被測電阻阻值的情況下，應(yīng)該從×1k試起。

4 教材呈現(xiàn)方式原因分析與教學(xué)啟示和建議

在改變歐姆表倍率問題上，為什么人教版教材選修3-1課本中卻只用第一種方式給學(xué)生呢？可能原因有兩個。

（1）采用第一種方式的電路結(jié)構(gòu)簡單，也能很好地表示改變中值電阻（倍率大小）的方式。

（2）學(xué)生剛接觸電表的改裝，如果把第二種方案也教給學(xué)生的話，歐姆表和安培表改裝放在一起，會增加學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。

通過以上分析，給我們的教學(xué)啟示和建議：歐姆表這一部分內(nèi)容，高中物理主要是“歐姆表的改裝原理、表盤刻度特點、操作讀數(shù)”等方面的要求比較高，而對歐姆檔的切換原理并不作要求。盡管如此，作為一名物理老師，必然是知其然更要知其所以然；也可以根據(jù)學(xué)生的情況，通過歐姆檔的切換原理，培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識解決物理問題的能力。

還可以通過例題分析，讓部分學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步理解歐姆表倍率檔改變的原理，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。（例題略）

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理（選修3-1）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]江秀梅，劉大明.歐姆表內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和換擋原理的分析[J].物理教學(xué)探討，2013，31（8）：62.

（欄目編輯 王柏廬）