透视欧姆表实质突破电学实验

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1、透视欧姆表实质突破电学实验温新宝青岛中学山东青岛摘要剖析欧姆表的结构及使用原理，采用等效电源的思想，把欧姆表视为一块特殊的电源，为欧姆表的教学提供一个物理模型，也为解决欧姆表相关的问题提供一解题思路。关键词欧姆表等效电源闭合电路欧姆定律电学实验是高考的必考题型，也是考查灵活运用电路知识与方法能力的好题型。近几年高考试题中电学实验试题的变化特点与趋势，主要表现在：对基本实验的改造，仪器基本原理的深度理解，利用图像法处理实验数据等方面。本文以欧姆表为例，刍议高考电学实验。一、透视电表的实质，重新审视欧姆表1•电表的共同特点：电表可分为电流表、电压表和欧姆表，这三种电表冇共同的特点：(1)共同的表

2、头即灵敏电流计，也就是磁电式电流表,从结构的实质来看就是多匝电阻丝，我们就把它视为一块可显示示数的特殊电阻，再特殊也是一块电阻即符合部分电路的欧姆定律即U=IRgo(2)电表的正负接线柱的物理意义相同，均以电流的流向为标准，电流总是从正接线柱流入，从负接线柱流出。2.欧姆表的实质：欧姆表是由灵敏电流计与电源、控制元件及待测电阻等组成的闭合电路，所以欧姆表可视为一块特殊的电源，欧姆表等效为电源的内部，欧姆表外部的电阻相当外电阻。(1)通过表盘的中值电阻直接读出欧姆表的内阻R内二R中。(2)由欧姆表的指针示数测出的是外电阻的阻值R外。（3）欧姆表是一块特殊电源，再特殊也是电源，即符合闭合电路的欧

3、姆定律E二U外+U内。二、高考试题研讨，深化认识电表电学实验就是“带电作业”，几乎都离不开电表的使用，实验原理基本上都是直流电路的基本规律。因此，可以将两个或两个以上的基本实验进行组合。下面以两个欧姆表原理为核心的高考题为例，与大家共同探讨电表的实质。案例1（2011全国卷23）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需耍测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至XIQ挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：

4、（1）仪器连线如图I所示（a和b是多用电表的两个表笔）。若两电表均正常工作，则表笔a为（填“红”或“黑”）色；（2）将图I中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为mA；⑷计算得到多用电表内电池的电动势为Vo（保留3位有效数字）【解析】以欧姆表的实质为根据，从三个方面去分析，本题就会迎刃而解：1•根据电表正负接线柱的物理意义可知：“多用表欧姆挡工作时内置电源止极与黑表笔相连”及“电流表工作时电流应由“+”接线柱流入”，则表笔a应为黑色.2.欧姆表的内外电阻的理解。多用电表调至XI挡，由多用电表的中值电阻可知欧姆表内阻为R内二R中=15Q；由多用表指针读数可知R外二14Q,外电阻即电阻箱

5、与电流表的阻值，也理解了欧姆表的示数与电阻箱的阻值是不等的，此时电阻箱读数4.6Q.3•遵守闭合电路的欧姆定律，几个外电路的状态就对应几个方程。(1)两表笔短接时，由E=IR内，得流过多用电表的电流为l=E/R内=E/15=102mAo(2)当电流表读数为53mA时，由闭合电路欧姆定律E=IX(R外+R内)可知E=1.54Vo案例2(2013•新课标I•23)某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“？lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表:量程5V,内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kQ,导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“

6、？lk”挡，再将红表笔和黑表笔，调零点。(2)将图(⑻中多用电表的红表笔和(填“1”或“2)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为kQ和V。(1)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kQ和4.00V。从测量数据可知，电压表的内阻为kQ。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V,电阻“？lk”挡内部电

7、路的总电阻为—kQ。【解析】若从欧姆表实质角度分析，这两道题可以说是惊人的相似。1.根据电表正负接线柱的物理意义可知「'多用表欧姆挡工作时内置电源正极与黑表笔相连”及“电压表工作时电流应由“+”接线柱流入”，则红表笔接1.2.欧姆表的内外电阻的理解。多用电表调至Xlk挡，由多用电表的中值电阻可知欧姆表内阻为R内二R中二15.0kQ；当外电阻只有电压表时，由多用表指针读数可知R外=12.0kQ,则R外就是电压表