逍遥学能 2016-09-23 20:05
普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1(人教版)第2章第8节“多用电表”中有一个多量程多用电表示意图如图1(见该书第68页)。问：
1.开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流?
2.调到哪两个位置上多用电表测量的是电压?
3.调到哪两个位置上多用电表测量的是电阻?
4.在测量电流或电压时，两个位置中哪一个的量程比较大?
图1
答：1：1和2; 2：5和6; 3：3和4; 4. 1或6
如何设计一个多量程多用电表并进行调试?
参考某多用表的表盘，如图2，设多用表的表头的量程为1， 内阻为100，电流表的量程分别为10和250，电压表的量程分别为10和250，测电阻档分别为和，求：多用表中各电阻的阻值和电池的电动势。
图2
一、设计
1.电流表
当开关S接1时，电流表量程为250，，
当开关S接2时，电流表量程为10，，
解得：，(取2位小数，下同)或，。
在识别电压档或电阻档时，可以把虚线框内的看作电流表，该电流表的量程为I=10，内阻为R=，或
， 电压量程为。
2.电压表
当开关接5时，电压表量程为10V，， 解得;
当开关接6时，电压表量程为250V，， 解得;
3.欧姆表
当开关接4时，欧姆表为档，中值电阻为(参见图2)，设电池电动势为1.5V，内阻可忽略，当两表笔短接时，则，，
当开关接3时，欧姆表为档，中值电阻为
(参见图2)，如仍用1.5V电池，则当两表笔短接时，电流仅为
，电流表不能达到满偏，设电池电动势为15V，内阻可忽略，当两表笔短接时，则，。
将以上计算结果填入电路中，如图3
图3
二、实验调试
1.电流表
设置电流为的电路，如电池电动势为1.5V，无内阻，接一个150的电阻，如图4所示。
图4
把开关S接档，把上述电路断开，接在多用电表的的+、-表笔间，如图5所示，由于接入多用表后改变了待测电路的电流，要重新调整待测电路的电阻，使电流仍为，从图5看到，此时电阻已调到140。表头读数为1，可换算为10。
图5
把开关S接
档，把上述电路断开，接在多用电表的的+、-表笔间，如图6所示，由于接入多用表后改变了待测电路的电流，要重新调整待测电路的电阻，使电流仍为，从图6看到，表头读数为40， 可换算为10.
图6
2.电压表
把开关S接10V档，在电压表的+、-表笔间接入一个电动势为9V、内阻不计的电池，表头的读数为900，如图7所示。因为表头的读数为1mA时，作为电压表的读数为10V，所以此时，电压表的读数为9V。
图7
把开关S接250V档时，用来测同一电池，表头的读数为36，如图8，作为电压表，读数应为，正确。
图8
3.欧姆表
电阻档：把开关S接档，把欧姆表的+、-表笔短接，调整电阻R4，使电流表读数为满偏电流1mA， 此时电阻为，如图9所示。
图9
在欧姆表的+、-表笔间接入一个阻值为150的电阻，调节电阻，使表头的读数为500，此时，如图10所示。因为表头的读数正好为满偏电流1mA的一半，所作为欧姆表的读数为中值电阻150，正确。
图10
用同样的方法，把开关S接的电阻档，首先把两表笔短接，电流表正好满偏，当把1500的电阻接在两表笔之间时，表头的读数为500，如图11，作为欧姆档，就是1500了，正确。
图11
这样，一个多量程多用电表就完成了，它的结构如图12所示。
图12
还可以做成量程更多、用途更广的多用表，原理和方法相同。
如果表头的满偏电流和内阻变化，其它电阻的阻值也发生变化，计算方法是一样的。