专题：欧姆表原理 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版（2019）必修三第十二章电能 能量守恒定律讲义二次备课 第24讲 欧姆表原理 教学目标： 一、物理观念（电路观念、能量观念、统一与联系观念） 深入理解欧姆表作为闭合电路的本质，认识到其内部由电源 (电池)、表头 (灵敏电流计)、调零电阻等元件构成一个完整的闭合回路，被测电阻是该回路的一部分。 从能量转化的角度认识欧姆表的工作原理，理解电池提供的电能如何在电路中进行分配和消耗，特别是如何在表头上转化为指针偏转的机械能。 将欧姆表原理与本章核心定律——闭合电路欧姆定律紧密联系起来，认识到欧姆表是该定律的直接应用和具体体现，建立起理论知识与应用实践之间的桥梁。 二、科学思维 能够将实际的欧姆表电路简化和抽象成由电源电动势E、内阻r、调零电阻R0和表头内阻 Rg组成的串联电路模型。 能运用闭合电路欧姆定律进行逻辑推理，严谨推导出电流I与被测电阻 Rx之间的函数关系, 并理解其非线性关系。 能分析并解释欧姆表刻度为什么是非均匀的 (反向、非均匀刻度)，以及“0”刻度线和“∞”刻度线所在位置的物理意义。 能理解“调零”操作的物理本质 (通过改变R0来改变中值电阻)，并思考电池用旧 (电动势E减小、内阻r增大)对测量结果会产生何种系统误差，以及如何初步判断。 三、科学探究 能基于如何用已知内阻的电流表测量未知电阻这一问题，提出将电流表、电池、可变电阻等元件组合成一个测量工具的初步设想。 能设计简单的电路图来验证欧姆表的原理，理解电路中各元件 (尤其是调零电阻)的作用。 能根据推导出的公式，定性或半定量地分析出 Rx与电流I (或指针偏角)的对应关系，理解刻度盘“左密右疏”的成因。 在实验操作中，能准确进行机械调零和欧姆调零，并能正确读取欧姆档的示数。 四、科学态度与责任 在理论推导和实验操作中，养成严谨、细致、实事求是的科学态度。深刻理解“调零”是保证测量准确性的关键步骤，不能忽视。 承认欧姆表作为一种粗略测量工具的局限性 (如电池状态影响大、刻度非线性导致中间区域才较准确)，了解其适用场合。 体会物理学是技术发展的重要基础，认识到欧姆表 (作为多用电表的核心功能之一)是物理学原理应用于实际、创造发明便利工具的典范。 重难点： 重点：欧姆表的内部电路结构原理；闭合电路欧姆定律在欧姆表中的应用；欧姆调零的原理与操作。 难点：理解欧姆表刻度非均匀性的成因；分析电池老化带来的误差。 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、画出一个简单的欧姆表电路，并回答欧姆表内为什么要有电源？红黑表笔是怎样与电源连接的，为什么？ 问2、如图所示的电路中，电源的电动势E=1.5V, 1内阻r=0.5Ω, 电流表的满偏电流 电流表的电阻 A、B为接线柱。 (1)用一条导线把A、B直接连起来，此时应把R₁调节为多少，才能使电流表恰好达到满偏电流? (2)调至满偏后保持R₁不变，在A、B 间接入一个150Ω的定值电阻R₂，电流表指针指着多少mA刻度的位置? (3)如果把任意电阻R接在A、B之间，电流表读数I与R的值有什么关系? 问3、简述欧姆表的工作原理。 问4、推导中值电阻(指针指在刻度盘正中央时的电阻值R中)等于欧姆表的内阻（）。欧姆表刻度为什么是反向、非均匀刻度？刻度盘“左密右疏”的原因是什么？“0”刻度线和“∞”刻度线所在位置的物理意义是什么？ 问5、欧姆表与电压表、电流表的区别是什么？ 自我诊断找差距： 1.用一个满偏电流为5 mA的电流表改装成欧姆表，调零后用它测量1000 Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间。用它测量一个未知电阻时，指针指在4 mA 处，则被测电阻的阻值约为 ( ) A.250Ω B.800Ω C.1250Ω D.100 Ω 2.某同学把小量程电流表、电池和一个定值电阻串联后,两端连接两支测量表笔,做成了一个测量电阻的装置,如图所示。两支表笔直接接触时,电流表的读数为5.00 mA;两支表笔与300 Ω的电阻相连时,电流表的读数为2.00 mA。下列分析正确的是(　　) A.若将电流表表盘上均匀的刻度标注其表示的电阻值,则标注的阻值也是均匀的 B.用这个装置可以粗测电路中正常发光的小灯泡的阻值 C.由题中数据可求得该装置的内阻为300 Ω D.用这个装置测量600 Ω的电阻时,电流表的示数为1.25 mA 3.如图所示，甲、乙两个电路图都是由一个灵敏电流表G 和一个电阻箱R组成的，丙电路图由一个灵敏电流表G、电源、滑动变阻器组成.已知这三个灵敏电流表规格相同，满偏电流 内阻 则下列说法正确的是 ( ) A.甲电路图表示电流表，R增大时量程增大 B.乙电路图表示电压表，R增大时量程减小 C.丙电路图表示电阻表，插孔1是“+”插孔，表笔A 是黑表笔 D.在图乙中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R=1200Ω 4.如图所示为一简单电阻表的原理示意图，其中电流表的满偏电流 6mA、内阻 ，可变电阻R 的最大阻值为200Ω,电池的电动势 E=1.5 V、内阻r=0.5Ω.则下列说法正确的是( ) A.图中与接线柱B 相连的表笔颜色应是红色 B.按正确使用方法测量电阻Rₓ的阻值时，指针指在刻度盘的正中央,则 Rx=300.5Ω C.按正确使用方法测量电阻Rₓ的阻值时，指针指在刻度盘2mA 处，则 D.测量电阻时如果指针偏转角过大，应选择倍率较大的挡 5.某物理爱好者设计了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的电阻表,其内部结构如图所示,S为单刀三掷开关,R为调零电阻,R1、R2、R3为定值电阻,表头G的满偏电流为Ig,内阻为Rg,干电池的电动势为E,内阻为r。用此电阻表测量一待测电阻的阻值。回答下列问题: (1)电阻表的红色表笔应该连接在图中　　　处(选填“a”或“b”)。  (2)当电阻表的挡位为“×100”时,应将单刀三掷开关S与　　　接通(选填“1”“2”或“3”)。  (3)定值电阻R1、R2、R3的阻值之比为R1∶R2∶R3=　　　　　　。  (4)若从“×10”挡位换成“×1”挡位,再进行欧姆调零时,调零电阻R的滑片应该　　　调节(选填“向上”或“向下”)。  (5)在“×100”挡位进行欧姆调零后,在a、b处两表笔间接入阻值为6 000 Ω的定值电阻R4,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的;取走R4,在a、b处两表笔间接入待测电阻Rx,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的,则Rx=　　　　Ω。  诊断报告 我做错的题目有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我有待掌握的教材考点有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的疑难问题有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 精讲精练补短板： 一、题型剖析 1.欧姆表的原理 例1.某同学用内阻 满偏电流 的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示.该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器 R 使毫安表指针满偏，再将阻值为600 Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示.则( ) A.该电源电动势为3 V B.该电源电动势为4.5 V C.刻度1 mA 处标注3 000 Ω D.刻度1.5 mA 处标注1500 Ω 2.欧姆表的误差分析与倍率原理 例2. (多选)如图所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流 内阻 100Ω，可调电阻R1的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E=1.5 V、内阻r=0.5 Ω。按正确使用方法进行欧姆调零后，下列说法中正确的是( ) A.欧姆表的内阻为5kΩ B.测量一电阻时发现表头的指针刚好指在刻度盘的正中央，则该电阻的阻值约为10.1kΩ C.测量一个全新的发光二极管，当二极管的a端、b端分别与欧姆表的A 端、B端相连时，欧姆表的指针几乎不动，而反接后指针几乎满偏，则二极管的a端为正极 D.欧姆表使用一段时间后，电池的电动势下降到1.47 V、内阻增大到4.3 Ω,但仍可以调零，若测得某电阻的阻值为500Ω，则该电阻的真实值应为490Ω 3.多用电表原理 例3.如图是一个多用电表的简化电路图. S为单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱可以接通1，也可以接通2、3、4或5.下列说法正确的是 ( ) A.当S接1或2时，测量的是电流，接1时的量程小 B.当S接3时，测量的是电阻，其中A 是红表笔 C.当S接3时，测量的电阻越大，指针偏角越大 D.当S接4或5时，测量的是电压，接4和接5时的最大测量值之比为 二、巩固练 A组　夯实基础 1.一个将电流表改装成电阻表的示意图如图所示，此电阻表已经调零，用此电阻表测一阻值为R 的电阻时，指针偏转至满偏刻度的 处.现用该表测一未知电阻，指针偏转到满偏刻度的 处，则该电阻的阻值为 ( ) A.2R B.3R C.4R D.5R 2.如图所示为电阻表的简化电路图，灵敏电流计的内阻 Rr为90Ω、满偏电流 Ig为1 mA.若电源电动势E=1.5V，下列说法正确的是( ) A.表笔A 是黑色表笔 B. R₃用于机械调零 C.若测量某导体电阻时，指针恰好在表盘中央，则待测电阻的阻值为1.5 kΩ D.当通过表头的电流达到最大值时，表笔A、B之间待测电阻的阻值达到最大 3.如图为利用电阻表测量电阻Rₓ的电阻值的电路，电阻表内部表头的满偏电流 内阻 电源的电动势E=1.5 V,电源的内阻不计,保护电阻的阻值 滑动变阻器的全值电阻R=50 kΩ.若用该电阻表较精确地测量电阻Rₓ，则 Rx的范围为( ) A.050 kΩ B.38kΩ C.300800Ω D.3080Ω 4.某同学用一节电动势为1.50 V 的干电池，将量程为1 mA、内阻为90Ω的表头改装成倍率分别为“×1”和“×10”的双倍率电阻表. (1)设计电路如图(a)所示，可知红表笔应为 (填“A”或“B”); (2)分析可知当 K 拨到 (填“1”或“2”)时倍率为“×10”; (3)改装后表盘的刻度如图(b)所示.已知电阻挡的中央刻度为“15”，则图(a)中定值电阻 (4)改装完成后,将K 拨到“×10”挡,将红、黑表笔短接进行欧姆调零后测量 Rₓ的值，若指针指向 Ig位置,则RRₓ= Ω.若由于电池老化，实际电动势降为1.48 V，则待测电阻的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)Rₓ的真实值 5.某实验小组的同学在实验室练习使用多用电表. (1)使用多用电表不同挡位进行测量时，下列接法正确的有 . A.如图甲所示，用直流电压挡测量小灯泡两端的电压 B.如图乙所示，用直流电流挡测量电路中的电流 C.如图丙所示，用电阻挡测量小灯泡的工作电阻 D.如图丁所示，用电阻挡测量二极管的反向电阻 (2)老师告诉同学们：“我们可以根据多用电表的表头，判断在电阻挡不同倍率时，电阻表的内阻.”电阻挡的电路原理图如图戊所示，其对应的多用电表的表头如图已所示. ①当旋钮在×10倍率时，正确调零后，电阻表的内阻为 Ω. ②若某个多用电表内的电学元件 R₁(如图戊所示)损坏，换成最大阻值比 R₁略大的 R₂， (填“需要”或“不需要”)更换该多用电表的表头 B组　素养提升 6. (多选)实验小组设计了如图所示的欧姆表电路和对应表盘，欧姆表表盘正中央的刻线为“15”。通过开关S 和调节电阻箱 R₂，能实现“×1”和“×10”双倍率量程。已知电源电动势E=1.5 V,毫安表内阻 电源内阻不计，则 ( ) A.如果要测二极管正向电阻，表笔A应该接二极管的负极 B.定值电阻R₁的阻值为10 Ω C.表头的满偏电流为100 mA D.从“×1”挡换至“×10”挡,R₂阻值需要增大 7.小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m<Rm<Rn),电流计的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题: (1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流计示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通,电流计示数变为In,则Im　　In(填“大于”或“小于”);  (2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为　　　　(填“×1”或“×10”);  (3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该　调节(填“向上”或“向下”);  (4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的,则Rx=　　　　Ω。 8.实验室有一只电压表V，已知该电压表的满偏电压 内阻约为15 kΩ.为了测出电压表内阻，有学生设计了如图甲所示的电路，除电压表外，提供的器材有： ①滑动变阻器R₁(0~20000 Ω,0.1 A),滑动变阻器R₂(0~20Ω,2A) ②电阻箱 电阻箱 R₄(0~99999.9Ω) ③电池组(电动势 18 V，内阻忽略不计) ④开关、导线若干 (1)为测出电压表内阻，滑动变阻器 RL 应选择 ,电阻箱 R 应选择 . (2)将图甲中的电阻箱 R 的阻值调至0，RL 滑片移到最左端，闭合开关S，向右移动 RL滑片，使电压表指针达到满偏；保持滑片位置不动，调节电阻箱R，使电压表指针指在9.0V，此时电阻箱读数为10.2kΩ,则 Rv为 kΩ. (3)用图甲测量内阻时，考虑到系统误差，内阻 Rv的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值. (4)若准确测得电压表内阻为15.0 kΩ后，该学生用所给电池组、电阻箱和电压表连接了图乙所示的电路，在电压表两端接上两个表笔，设计出一个简易的电阻表，并将表盘的电压刻度转换为电阻刻度： ①将两表笔短接，闭合开关S，电压表指针指在“0 V”处,此处刻度应标阻值“0 Ω”; ②将两表笔断开，调节电阻箱，使电压表指针指在“15 V”处,此处刻度应标阻值为“∞”; ③再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同已知阻值的电阻，找出对应的电压刻度； ④“9 V”刻度处对应的电阻阻值为 kΩ 9.小明想将满偏电流为300μA、内阻未知的电流表改装成简易多用表，并用改装的多用表探索黑箱内的电路结构. (1)利用如图1 所示的电路测量电流表G 的内阻：先断开 S₂、闭合S₁，移动滑动变阻器的滑片,使电流表的指针满偏；再闭合开关 保持滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱，使电流表的指针半偏，读出此时电阻箱的阻值为200 Ω，则电流表G内阻的测量值为 Ω. (2)将电流表G 改装成如图2 所示的多用表.当选择开关接 (填“1”或“2”)时，多用表为大量程的电流表. (3)一般仪表的正、负极通常用红、黑色区分，图2中多用表的表笔B为 (填“红”或“黑”)表笔. (4)在图3中，A、B、C为黑箱(即看不见内部电路结构的一个盒子)上的三个接点，两个接点间最多只能接一个电学元件.已知盒内没有电源，为探明内部结构，小明用改装表的电阻挡进行了测量，结果如下： ①A、B间正、反向电阻完全相同 ②黑表笔接A点、红表笔接C 点，有电阻，反接后阻值很大 ③黑表笔接B点、红表笔接 C 点，有电阻，但阻值比第②步测得的阻值大，反接后阻值很大 请根据以上测量结果，在图3上画出黑箱内部元件的电路图. (5)长期使用后，电表内的电池电动势有所下降，小明认为：只要电阻挡仍能调零，电阻的测量值就是准确的.你是否同意他的观点，并简要说明理由 教学反思： 第24讲 欧姆表的原理参考答案 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、为了使测量电阻时电流表指针能够偏转，表内应有电源。 欧姆表内部对电流方向有要求的是表头，通过表头的电流必须从正极进、负极出，即从红表笔进、黑表笔出，简称“红进黑出”.而欧姆表的电流是内部电源提供的，所以红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极。 问2、由闭合电路欧姆定律可得：(1)当两个接线柱直接连到一起，且表头指针恰好满偏时，R₁的值为142Ω。(2)接入定值电阻R₂后，电流表指针指在“5mA”刻度的位置，即恰好为电流表满刻度的一半。(3)电流表读数I与R的关系为 问3、电阻表是在电流表的基础上改装而成的,基本元件是电流表（表头）、电池（电源）、可变电阻（也叫调零电阻），表头与电源、可变电阻以及表笔等串联在一个闭合电路中，其工作原理是：当两表笔短接时，调节可变电阻使表头指针达到满偏电流 Ig（指针指在表盘最右刻度线上），完成欧姆调零。根据闭合电路欧姆定律可得 R为可变电阻，r为电源内阻，rg为电流表内阻，为欧姆表的内阻记为。当两表笔之间接入待测电阻Rₓ后，电路中的总电阻增大，电流减小，此时通过表头的电流 ，整理可得：。由此式可知，电阻与电流存在一一对应的关系。因此，只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度，指针就能够指示出被测电阻值。 问4、当两表笔短接时，通过欧姆调零表头指针达到满偏电流 Ig（指针指在表盘最右刻度线上），根据闭合电路欧姆定律可得 ，当被测电阻 时，通过表头的电流 即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以欧姆表表盘中央的刻度对应的电阻值R中等于欧姆表的内阻。 根据电流Iₓ与被测电阻 Rₓ的关系式 可知，Rₓ越大，Iₓ越小，即指针偏角越小，电阻值刻度的增加方向与电流刻度的增加方向正好相反，电流最大处 (右边)刻“0Ω”，电流最小处 (左边)刻“∞”，所以左侧标示的电阻值比右侧大；由知：Rx与Ix之间不是线性关系，所以刻度盘上电阻值的刻度不均匀。 “左密右疏”的特性是由于电阻与电流的反比关系造成的。电阻值越大，其变化对电流的影响就越不敏感，指针移动越缓慢，刻度线也就挤得越密；低阻区变化敏感，刻度线疏。 欧姆表“0”刻度对应电流表最大值刻度，两表笔短接（）时的电流值，此时回路中电阻最小 (仅)，电流达到最大值，使指针满偏；欧姆表“∞”刻度对应电流表“0”刻度，两表笔断开（）时的电流值，此时回路中断，电流为零，指针不动，停留在机械零点。 问5、欧姆表指针偏转情况与电流表、电压表不同，指针偏角越大，电阻越小；指针偏角越小，电阻越大； 电阻表的电流是内部电源提供的，电压表和电流表内部无电源，只能测其他含电源电路的电压和电流。 自我诊断找差距： 1.A 2.D 3.D 4.C 5.(1)a　(2)1　(3)1∶9∶90　(4)向下　(5)4 000 精讲精练补短板： 一、题型剖析 例1.B 例2.ACD 例3.B 二、巩固练 A组　夯实基础 1.A 2.C 3.B 4.(1)B (2)2 (3)1 9 (4)300 大于 5.BD 150 不需要 B组　素养提升 6.BD 7.　(1)大于　(2)×10　(3)向上　(4)400 8.(1)R₂ R₄ (2)15.3 (3)大于 (4)3.75 9.(1)200 (2)1 (3)红 (4) (5)不同意,因为电池电动势下降后，指针满偏时回路总电阻减小，电表中值电阻减小，而面板刻度没有调整，电阻的测量值偏大 - 4 - 学科网（北京）股份有限公司 $