多用电表的原理,我们深入理解了么？VIP免费

1/3多用电表的原理,我们深入理解了么？新课标?高中物理〔选修3-1〕?〔人教版〕第二章第八节的教学内容是“多用电表的原理〞。教学内容可划分为三个主要局部：第一局部：欧姆表的原理——闭合电路的欧姆定律。教材编写者,从灵敏〔小量程的〕电流表改装为电压表和大量程的电流表的先学知识的回忆中启迪学生——既然电压表和大量程的电流表都可以由电流表改装而成,那么能不能把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表〔称为电阻表亦可〕呢？提出问题后,编写者没有直接答复,而是引导学生从一道例题中去获得启示。通过这道例题的解答,很快就能领悟到：通过测量电流的方法确实可以间接测量电阻——即确实可以把电流表改装成欧姆表。这一局部的教学内容可以简单的称为“欧姆表的原理——闭合电路的欧姆定律。〞第二局部：多用电表的结构〔一〕——是如何把电流表、电压表和电阻表有机整合在一起的？多用电表的最大特点是,不同功能的电流表、电压表和欧姆表共用了一个表头和一对接线柱〔表笔〕。那么这是通过怎样的设计而实现的呢？教材通过“思考与讨论〞,引导同学了解多用电表的简化结构模型。教师只要引导学生仔细观察“三表〞的结构之共同局部和区别局部,那么学生还是能够比拟容易地领悟设计之思路的。第三局部：多用电表的结构〔二〕——三表的不同量程〔或倍率〕又是如何有机整合的？在本章第四节“串联电路和并联电路〞的练习中,同学们初步了解了电压表和电流表的不同量程的结构设计,又有了前面两局部教学内容做铺2/3垫,同学们还是可以较好的理解整体的设计思路。但毕竟结构相对复杂了,此局部是教学的一个难点,因此教材以“说一说〞呈现本局部教学内容。我相信,只要教师引导成功,学生的学习激情高涨,本局部教学将到达本节教学的最高潮。我们关注下面简化结构模型〔图一〕：有一定教学经验〔亲身接触过多用电表〕的教师,都极容易发现这样一个问题：实际的多用电表内只有一对〔个〕电源,而教材给出的结构模型告诉我们,多用电表内有两个不同的电源。这到底是怎么一回事呢？是教材编写者不了解实际的多用电表吗？是教材编写者在编写教材时出现编写错误吗？是教材编写者在编写中进行了“模糊〞处理吗？本博主是一个年轻物理教师,才第一轮教授高二年级的物理课程。教学前没有充分思考以上问题,于是在教学中仅仅简单指出：“实际的多用电表只有一个电源,而不是像教材中出现两个电源。〞在教学中,考虑到学生接受程度,我们教师可以躲避一些难点而不求深入。但作为教师自己还是有必要提出并理解下面问题：欧姆表各倍率档位的电阻是如何“布局〞的呢？这样的布局是合理的吗？符合工作实际吗？我们可能猜想,多用电表的内部电路结构可能如下列图二所示：但严格分析将知道,3和4作为欧姆档位,它们的倍率最终是一样的,也就是说这种结构起不到换倍率的作用。因此图二所表示的结构是理论上不可行的。我们再分析图一：假定3是×1倍率的档位,有下面关系Ig=E/R,Ig为表头满篇电流,E电源电动势,R为表笔短接是闭合电路的总电阻。那么电流为Ig/k〔k=1〕3/3时,表示欧姆表测量的电阻为〔k-1〕R,即Ig/k=E/[R+(k-1)R]。如果4表示×1000倍率的档位,那么必定有E‘=1000E,R’=1000R。假定E=1.5V,那么E‘=1500V,在中学实验中是不可能出现如此大电压的直流电源的,在工业上,也仅在极少数化工产业中使用。因此,图一结构模型理论上可行,但不切合实际。事实上前面已经表达,实际的多用电表只有一个电源,而不是多个电源。那么实际的多用电表内部电路结构到底是怎样的呢？为了简化,下面仅仅摘取欧姆表结构模块进行分析。根据上面分析,不难推出欧姆表的内部结构如下列图三所示〔刘朝明,物理教师,Vol.26,No.2(2019)〕：因此,采用这样一个结构模型,电源仅需要一个,而且仅仅使用市面上常用电池即可。关于多用电表还有这样一个问题,指针是否允许超过满篇电流刻度？答案是,通过表头的电流可以少许超过满篇电流,不会损坏表头；但不能过大的超过满篇电流,否那么损坏表头。因此,仅仅使用表内电池,属于前者,不会损坏表头,欧姆倍率换挡时不必担忧损坏表头,尽管指针可能指向满篇电流刻度线外。但要注意,不允许外部电源参与,因为有可能导致经过表...