談?wù)勅f用表中電阻擋教學的幾個問題

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用極為廣泛，高職院校工科類的學生必須學會使用萬用表。

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用極為廣泛，但在應用萬用表電阻擋時，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Rx=∞（相當于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Rx=0（相當于a、b兩端鈕間短路）時，電流I最大，指針應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[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].科學咨詢（教育科研），2007（8）.

[5]孫學英.歐姆表十問[J].理科考試研究，2012（8）.