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多量程多用电表的设计与调试 江苏省丰县中学 戴儒京 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。 (责任编辑：admin) |