直流电压挡

R1=20 欧， R2=1800 欧

直流电压挡的电路如图 2－49 所示。当公共端与 50V 端接入被测电路时，量程为 U1=50 伏。当公共端与 500V 端接入被测电路时，量程为 U2=500 伏。虚线框内相当于表头。表头的内阻 R'g 为 Rg=200 欧与 R1+R2=200 欧并

联的总电阻，R'g=100 欧。表头的满偏电压 Ug=IgRg=500×10-6×200 伏=0.1伏。

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当公共端与 50V 端接入被测电路时，由串联电路的电压分配关系可得

R3 =

U1 − Ug

Ug

R'g =

50 − 0.1

0.1 ×100欧

= 49.9千欧。

当公共端与 500V 端接入被测电路时，由串联电路的电压分配关系可得

R4 =

U2 − Ug

Ug

R'g =

500 − 0.1

0.1 ×100欧

= 499.9千欧。

电阻挡(欧姆挡)

电阻挡的最简单的电路如图 2-50 所示。电池的电动势为■，内阻力 r。电阻 R 是可变电阻，也叫调零电阻。

■

当红、黑表笔相接时(图甲)，相当于被测电阻 Rx=0，调节 R 的阻值， 使■/(r+Rg+R)=Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针在满偏处定为电阻挡刻度的零点。

当红、黑表笔不接触时(图乙)，相当于被测电阻 Rx=∞，电流中没有

电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是电阻挡刻度的“∞”点。当红、黑表笔间接入被测电阻 Rx 时(图丙)，通过表头的电流 I=■

/(r+Rg+R+Rx)。改变 Rx，电流 I 随着改变。如果在刻度盘直接标出与 I 对应 Rx 值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。

r+Rg+R 是电阻挡的内阻，当被测电阻 Rx 等于电阻挡的内阻时，即Rx=r+Rg +R 时，通过表头的电流 I=■/(r+Rg+R+Rx)=■/2(r+Rg+R)=Ig/2，即流过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度的中央，所以一般把电阻挡的内阻称为中值电阻。

设图 2－50 中，电池的电动势■=1.5 伏，电流表的满偏电流 Ig=1 毫

安=1×10-3 安，电阻挡的中值电阻是多大？电流表刻度盘中央的电阻值刻度是多大？

多用电表中直流电流挡、直流电压挡、电阻挡结合在一起的整个电路如图 2－51 所示。图中 R5＋R6 相当于图 2－50 中的 R，虚线框内相当于直流电压挡和电阻挡的表头，此表头的满偏电流 I'g=2Ig=2×500 微安=1× 10-3 安，内阻 R'g=Rg/2=100 欧。设电池的电动势■=1.5 伏，则中值电阻为 1.5 千欧。如果电池的内阻忽略不计，则可求得 R5+R6=1.4 千欧。

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电流表指针偏转的角度与通过的电流成正比，所以直流电流挡和直流电压挡的刻度是均匀的。电阻挡的刻度是均匀的吗？为什么？

(二)练习使用

多用电表的型号很多，但使用的方法基本相同，下面以 J0411 型多用电表为例来说明它的使用方法和注意事项。

  1. J0411 型多用电表的外形如图 2－52

    所示。上半部是表头，表盘上有电阻、电流、电压等各种量程的刻度。有的刻度是均匀的，因此合用一个刻度。下半部是选择开关，它的四周刻着各种测量项目和量程。电流和电压分为直流(用符号“—”表示)和交流(用符号“～”表示)，要区别开， 不要弄错。另外还有电阻挡的调零旋钮和测试笔插孔。

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测量前，应先检查表针是否停在左端的“0”位置，如果没有停在零位置，要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下边中间的调整定位螺丝，使指针指零。然后将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(-)测试笔插孔。

  1. 测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要用跟选择开关的挡位相应的刻度。

测量电流时，跟电流表一样，应把多用电表串联在被测电路里；对于直流电，必须使电流从红表笔流进多用电表，从黑表笔流出来。

测量电压时，跟电压表一样，应把多用电表和被测部分并联；对于直流电，必须用红表笔接电势较高的点，用黑表笔接电势较低的点。

测量电阻时，在选择好选择开关的挡住后，要先把两根表笔相接触， 调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置上(注意，电阻刻度的零位置在表盘的右端)。然后再把两表笔分别与待测电阻的两端相接，进行测量。先测量一两个标了电阻值的电阻元件，练习选择欧姆挡的量程和读数。然后再测量一个额定电压 220 伏、功率 60 瓦的电灯泡的电阻和人体或一些常用物体的电阻。

应当注意：换用欧姆挡的另一量程时，需要重新调整欧姆挡的调零旋钮，才能进行测量；测量时待测电阻要跟别的元件和电源断开(为什么？)； 测量时手不要碰到表笔的金属触针，以保证安全和测量的准确。

  1. 使用后，要把表笔从测试笔插孔拔出，并且不要把选择开关置于欧姆挡，以防电池漏电；长期不使用时，应把电池取出。

(三)实习活动

下面提供几个供研究的问题，希望在老师指导下选择一个进行研究， 并写出研究报告。研究过程中，希望你查找一些有关书籍和资料作为参考。

  1. 就图 2－51 所示的电路和给出的数据，在刻度盘上作出各个挡的刻度。

  2. 换用另外一个表头，重新设计一个简易的多用电表的电路，并在刻度上作出各个挡的刻度。

  3. 实际安装一个简易多用电表，并用它来进行测量。

本章小结

欧姆定律以及串并联电路的知识是本章的基础，一定要切实掌握，学

会用它们？分析和解决直流电路的问题。

  1. 形成电流的条件是什么？物理学中是怎样规定电流方向的？什么是电流强度？写出它的定义式。

  2. 欧姆定律的内容是什么？写出它的公式。欧姆定律的适用范围是什么？

  3. 电阻定律的内容是什么？写出它的公式。什么是材料的电阻率？

    (4)什么是电功和电功率？写出它们的公式。什么是焦耳定律？写出它

的公式？说明电功率和热功率的区别和联系。

  1. 串联电路中电流、电压的基本特点是什么？串联电路的等效电阻、电压分配、功率分配是怎样的？你自己根据欧姆定律和串联电路的基本特点作出推导。为什么串联电阻有分压作用？举出应用实例。

  2. 并联电路中电流、电压的基本特点是什么？并联电路的等效电阻、电压分配、功率分配是怎样的？你自己根据欧姆定律和并联电路的基本特点作出推导。为什么并联电阻有分流作用？举出应用实例。

  3. 怎样把表头改装成电流表和电压表？电流表和电压表的内阻对测量有什么影响？用伏安法测电阻有两种接法，如图

    2－33 所示。什么情况下采用图甲的接法？什么情况下采用图乙的接法？说明理由。

  4. 滑动变阻器有什么用途？各是怎样连入电路中的？使用时要注意什么？

  5. 什么是闭合电路的欧姆定律？写出它的公式。什么是路端电压？外电阻增大或减小时，路端电压怎样改变？为什么这样改变？画出路端电压U

    与电流 I 的关系曲线。

  6. 公式■I=UI+I2r=I2R+I2r

    中的各项分别表示什么？从能量转化的观点说明这一公式的意义。从能量的观点看，电源的电动势表示的是什么？ (11)在分析和解决直流电路的问题中，你有什么体会？要注意什么问

题？闭合电路中某一部分的电阻发生变化时，会不会影响电路各部分的电流、电压、功率及其分配？

(12)你一定很好地学习了“多用电表的原理和使用”这个专题，并研究了其中提出的某个问题。总结一下你研究的体会。

习 题A 组

  1. 一根做电学实验用的铜导线，长度是 60 厘米，横截面积是 0.5 毫米

    2，它的电阻是多少欧？一根输电用的铝导线，长度是 10 千米，横截面积是 1 厘米 2，它的电阻是多少欧？为什么做电学实验时可以不考虑连接用的导线的电阻，而输电线路的导线的电阻则需要考虑？

  2. 一个盒子内装有由导线和三个阻值都为 R

    的电阻组成的电路。盒外有三个接线柱，如图 2－53 所示。已知 1 和 2 间的电阻 R12=0.5R，2 和 3 间的电阻 R23=R，1 和 3 间的电阻 R13=1.5R。试画出盒内的接线图。

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  1. 一只鸟站在一条通过 400 安电流的铝质裸导线上(图

    2－54)。鸟的两爪间的距离为 5 厘米，导线的横截面积为 185 毫米 2。求两爪间的电压。

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  1. 直流电动机线圈的电阻很小，起动时的电流很大，这对电动机本身和接在同一电源上的其他用电器都产生不良的后果。为了减小电动机起动时的电流，需要给电动机串联一个起动电阻

    R，如图 2－55 所示。电动机起动后再将 R 逐渐减校如果电源电压 U=220 伏，电动机的线圈电阻 r0=2 欧，那么，

a．不串联电阻 R 时的起动电流是多大？ b．为了使起动电流减小为 20 安，起动电阻应为多大？

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  1. 照明电路的电压 U=220 伏，并联了 20 盏电阻 R 都是 807

    欧(发光时的电阻)的电灯，两条输电线的电阻 r 都是 1.0 欧(图 2－56)。只开 10 盏灯时，整个电路消耗的电功率、输电线上损失的电压和损失的电功率各是多大？20 盏灯都打开时，情况又怎样？

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  1. 有两根不同材料的电阻丝，长度相同，甲的半径是乙的 2 倍，甲的

电 阻 率 是 乙 的 2 倍 。a．把它们并联在电路中，甲消耗的电功率是乙的 倍。b．把它们串联在电路中，甲消耗的电功率是乙的 倍。

  1. 有一用电器 W，额定电压为 100 伏，额定功率为 150 瓦。用 120 伏

的电源供电。为了使用电器能正常工作，用一电阻为 210 欧的变阻器进行分压(图 2－57)。R1、R2 为多大时，用电器才能正常工作？

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(8)在图 2－58 中，R1=14.0 欧，R2=9.0 欧。开关 S 扳到位置 1 时，测得电流 I1=0.20 安；S 扳到位置 2 时，测得电流 I2=0.30 安。求电源的电动势和内阻。

■

  1. 在图 2－58

    中，不用电流表，改用电压表能不能测出电源的电动势和内阻？画出电压表应怎样接入电路，说明要取得哪些数据，写出计算电动势和内阻的公式。

  2. 在图 2－44

    所示的电路中，电压表的示数值随着滑片的位置不同而改变。如果发现电压表的示数为零，这时电路中发生了什么问题，会产生什么后果？采取什么措施，可避免发生这种情况？

B 组

  1. 在图 2－59 所示的电路中，ab 间的电压 U=10 伏，R1=1 千欧，R2=5

    欧，R3=2 千欧，R4=10 欧。试估算干路中的电流 I 有多大？

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  1. A 和 B 两地相距 40 千米，从 A 到 B 的两条输电线的总电阻为 800

    欧。如果在 A、B 之间的某处 E 两条电线发生短路(图 2－60)，可用电压表、电流表和电池组检查出发生短路的地点。如果在 A 处测得电压表的示数是10 伏，电流表的示数是 40 毫安。求短路处 E 到 A 的距离。

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  1. 电饭锅工作时有两种状态：一是锅内水烧干前的加热状态，一是水烧干后的保温状态。图

    2－61 是电饭锅的电路图，R1 是一电阻，R2 是加热用的电阻丝。

  1. 自动开关 S 接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。

  2. 要使 R2 在保温状态时的功率是加热状态时的一半，R1/R2 应当是多大？

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  1. 在图 2－62 所示的电路中，ab 间的电压为 8

    伏，输入给这个电路的总功率是多少瓦？

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  1. 在图 2－63 所示的电路中，电源的电动势■=12 伏，内阻 r=1 欧， R1=R4=15

    欧，R2=R3=3 欧。C 点接地，C 点的电势 UC=0。

  1. 开关 S1 断开时，干路中的电流是多少安？

  2. 开关 S1 断开时，D 点的电势是多少伏？

  3. 开关 S1 接通时，干路中的电流是多少安？

  4. 开关 S1 接通时，D 点的电势是多少伏。

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  1. 在图 2－64 所示的电路中，电源的电动势■=6 伏，内阻不计。R1=4 欧，R2=2

    欧，R3=7 欧，电容器 C 的电容为 10-6 法。电容器所带的电量为

A．2×10-6 库 B．6×10-6 库

C．0 库 D．4×10-6 库

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  1. 在图 2－65 所示的电路中，r1 和 r2 是固定电阻，且 r1=r2，R

    为滑动变阻器，且 R=2r1；V1 和 V2 是电压表，可认为内阻为无限大；电源的电动势为■，内阻为 r。

起初，变阻器的滑片 P 在变阻器的中央处，V1 表的示数为 V2 表示数的

一半。移动滑片 P，使 V1 表的示数为原来的 1.5 倍，则A．通过 r1 的电流变为原来的 1.5 倍。

  1. 通过 r2 的电流变为原来的 1.5 倍。

  2. V2 表的示数有所下降。

  3. V2 表的示数有所增加。

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