歐姆標的工作原理

2022-08-20 11:33:03 字數 3143 閱讀 8011

這只有在弄清楚了歐姆表工作原理的情況下才能理解。

歐姆表是多用表的乙個單元,用來測量電阻的阻值。歐姆表的原理是高中物理重要內容。

1.原理

將電池組、電流錶和變阻器相串聯構成歐姆表的內電路。

1)測量態

給歐姆表的兩錶筆之間接上待測電阻,則電池組、電流錶和變阻器及待測電阻構成閉合電路,電路中的電流隨被測電阻的變化而變化,將電表的電流刻度值改為對應的外電阻刻度值,即可從歐姆表上直接讀得待測電阻阻值。

rx=εi-(r+rg+r)

例項將滿偏電流為ig=100μa、內阻為rg=100(ω)的靈敏電流錶跟電動勢為ε=1.5v內阻為r=0.1(ω)的電池組和總電阻為r=i8kω的變阻器相串聯並將變阻器調至r=14.

9(kω),即組裝成一歐姆表。各電流值對應的待測電阻值由上式計算如表:

在表盤上各電流刻度處標示出相應的待測電阻值,即可直接讀出待測電阻值。

2)調零態

①機械調零

當兩錶筆分開時,即待測電阻為無窮大時,由歐姆定律知此時電流強度為零。即當兩錶筆分開時,電表指標指示的狀態應為零電流和無窮大歐姆。但是由於各種原因,當兩錶筆分開時電表的指標有時並沒有指在零電流刻度上,這就需要進行機械調零。

用螺旋刀轉動機械調零螺絲帶動指標轉動,使指標指無窮大歐姆刻度處。

②歐姆調零

當兩錶筆短接時,由歐姆定律知,可以通過調節滑動變阻器使電流錶滿偏,即令指標指電流錶的滿偏電流刻度處,亦即零歐姆刻度處。即當兩錶筆短接時, 電表指標指示的狀態應為滿偏電流和零歐姆阻值。否則,調節變阻器使電流錶指標指滿偏電流刻度處,亦即零歐姆刻度處,即完成歐姆調零。

2.內阻

1)設計值

將歐姆表的兩錶筆短接,即歐姆表處於調零態,由歐姆定律得:歐姆表的內阻等於歐姆表中的電源的電動勢與歐姆表中的電流錶的滿偏電流之比rω=ε/ig.所以用來組裝歐姆表的靈敏電流錶和電池選定後,組裝成的歐姆表的內阻也就確定了。

2)實際值

歐姆表的實際內阻由電源的內阻、電流錶的內阻和調零變阻器的電阻串聯構成,其總阻值應等於設計值。rω=r+rg+r.我們應合理選擇滑動變阻器的總阻值,以滿足歐姆表內阻設計值的要求。

3)刻度值

當被測電阻的阻值恰等於歐姆表的內阻rω時,整個測量電路的總電阻等於歐姆表的內阻的二倍則測量電流為電流錶滿偏電流的一半,即指標指在刻度板的中值r?漬上。即歐姆表的中值刻度指示出歐姆表的內阻值r?

漬=rω。

3.誤差

1)電源誤差

歐姆表長期使用後,電池的電動勢減小、內阻增大,進行歐姆調零時雖然做到了電流錶滿偏,但這種變化使讀得的電阻值大於被測電阻真實值。

歐姆表的內阻的設計標準值由新電池的電動勢和電流錶的滿偏電流決定:rω=ε/ig;電阻刻度與電流的對應關係由新電池電動勢和歐姆表內阻的標準值確定:rx*=ε/i-rω;裝有舊電池時進行歐姆調零後歐姆表實際內阻值小於標準內阻值:

rω*=ε`/ig;舊電池時電源電動勢和歐姆表內阻及被測電阻實際值決定表中測量電流i=ε`/( rω+ rx),以上四式聯立解得

rx=εε'rx

可見,隨著電源電動勢逐漸減小,電阻的測量值成反比的逐漸增大。

例項一歐姆表的電池的電動勢為1.5v,經長期使用後,電動勢降為1.2v,用它測量一電阻,測量值為500ω,求該電阻的實際值為多少?

解: rx=(ε`/ε) rx*=1.2÷1.5×500=400ω

2)讀數誤差

由於人的觀察能力有限,讀數時總存在著幾何誤差。設指標實際位置處的電流刻度為i, 對應歐姆刻度為rω,觀察到的指標位置處的電流刻度為i`,對應歐姆刻度為rω`.則由

rx=εi-rω和r'x=εi'-rω

得δrx=εi-εi'=-i-i'i·i'-ε=εi2·δi

即δ=δrxrx=εi2·δiεi-εig=igi(ig-i)·δi

即可知分母兩因子之和為一定數,即最大偏轉角度,從而分母兩因子相等時其積最大讀數誤差最小。

即當θ=θ2時δ=δmin=4·δθθ

從而在刻度弧線的幾何中點,幾何視差引起的歐姆誤差最小。

應選取恰當的檔位,令表針指示值盡量接近面板中值,使讀數誤差最小。

如圖是歐姆表的工作原理圖。

(1)若表頭的滿偏電流為ig=500μa,乾電池的電動勢為1.5v,把靈敏電流錶的電流刻度值對應的歐姆表電阻值填在下表中:

(2)這只歐姆表的總內阻為 ω,表針偏轉到滿刻度的1/3時,待測電阻為 ω.

你說的是指標式

電阻檔:內部電阻與歐姆表串聯,當指標角度動作過大,說明電流大,說明電路上電阻小,換大量程就是把內部電阻調大。如果內部電阻加上被測電阻過大時,電流就過小不足以讓表動作,那就要選小檔。

歐姆表的原理:   直流電流錶、直流電壓表前面已經討論過,下面將介紹歐姆表的原理。歐姆表測量電阻的原理如圖0-1-7所示。

表頭、電池e可變電阻ro及待測電阻rx串聯構成迴路,電流i通過表頭使指標偏轉,其值為      i=e/(rg+ro+rx)由上式可知當電池電壓一定時,指標偏轉與迴路的總電阻成正比,當被測電阻rx改變時,電流就變化,表頭的指標位置有相應的變化,指標的位置與被測電阻的大小一一對應。如果表頭的標度按電阻刻度,這樣就可以直接用來測量電阻了。被測電阻越大,迴路電流越小,指標偏角越小。

因此歐姆表的刻度與電流錶、電壓表的刻度方向相反。由於工作電流i與被測電阻rx不成正比關係,所以電阻表的分度是不均勻的。  由於電池的電動勢會逐漸下降,會給測量帶來較大的誤差,所以,這種結構形式的歐姆表都設有「零歐姆」調整電路,使用時必須將二錶筆短路(rx=0),調節「零歐姆」旋鈕,使指標指向滿度,即指標指向0ω。

每當改變歐姆表的量程後,都必須重新調節「零歐姆」 旋鈕歐姆表 1.歐姆表原理是根據閉合電路歐姆定律製成的. 2.結構、電原理圖分析: 是靈敏電流計(表頭),其內阻為rg,滿偏電流為ig;電源電動勢為e,其內阻為r,r為可變電阻,也叫調零電阻,兩個錶筆.

如下圖所示. (1)當紅、黑錶筆相接時,相當於待測電阻rx=0.調節可變電阻r,使表的指標指在滿偏電流的位置,此刻度規定電阻為零的刻度.

其中r內=r+r+rg,是電阻檔的內阻. (2)當紅、黑錶筆不接觸時,相當於被測電阻rx=∞,電流錶中無電流通過;電流錶指標不偏轉,指在電流強度為零的刻度,此位置規定為電阻為無限大的位置.如下圖所示.

(3)當紅、黑錶筆間接入待測電阻rx時,通過表頭的電流改變電阻rx,電流i也隨著改變,每個電阻rx值對應著一定電流i,在刻度盤上直接標出與i值對應的電阻rx,從刻度盤上可直接讀出被測電阻值. (4)關於中值電阻: 當被測電阻rx=r內時,表針指在表盤的正**,此時表盤上所示的電阻示數叫做中值電阻.

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