高中物理 第二章 电路 第四节 认识多用电表

高中物理 第二章 电路 第四节 认识多用电表

第四节　认识多用电表 ‎ ‎【基础知识疏理】‎ ‎1.指针式多用电表由___________、___________、___________及___________、___________等部分构成,它的结构如图甲所示,由图可知,______________________为转换开关. 答案:表头　测量电路　转换开关　红　黑表笔　中央能旋转的部分 ‎2.多用电表的表头是一个_____________,指针偏到最大角度时对应的电流Ig叫表头的______________,表头线圈的电阻Rg叫_______________,表头的内部结构电路如图乙所示,其中1和2组成_______________,3和4组成_______________,5是,S是_______________. 甲 乙 图‎2-4-1‎ 答案:灵敏电流计　满偏电流　表头内阻　电流表　电压表　欧姆表　转换开关 ‎3.多用电表测量电流、电压时,其刻度盘的刻度数是_____________的,而测量电阻时刻度盘上的刻度是_____________的,这主要是因为指针偏转的角度与电流成_____________,而待测电阻的阻值与电流不成正比. 答案:均匀　不均匀　正比 ‎4.用多用电表检查电路的故障时,既可以用测量_________________‎ 的方法,也可以用测量_______________的方法,通过分析_______________就可以确定故障的类型而及时排除. 答案:电流、电压　电阻　测量结果 重难点分析 一、多用电表的使用 ‎１．欧姆表构造 ‎２．测量原理 所以： ‎ 注意：指针偏转的角度与通过表头的电流大小成正比，但被测电阻的大小与流过表头的电流大小所成的关系如上，既不成正比，也不成反比．‎ ‎3、使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。欧姆挡的使用：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。⑷将指针示数乘以倍率，得测量值。⑸将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。‎ 二、电表的改装 ‎1．电流表（表头）‎ 小量程的电流表G是我们常说的“表头”，电流表G的主要参数有三个：‎ ‎　　①电流表G的电阻，通常叫做电流表的内阻；‎ ‎②指针偏转到最大刻度时的电流，叫做电流表G的满偏电流，也叫电流表G的量程；‎ ‎③电流表G通过满偏电流时加在它两端的电压叫做满偏电压，也叫电压量程。由欧姆定律可知，电流表G的满偏电流和满偏电压一般都比较小。‎ ‎2．电压表的改装 电流表G的电压量程，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示。‎ 电压扩大量程的倍数 由串联电路的特点得 解得 即电压扩大量程的倍数为n时，需要串联的分压电阻 电压表的总电阻。‎ ‎3．电流表的改装 ‎　　电流表G的量程为，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，因为并联电阻R可以起到分流作用，因此叫做分流电阻，已知电流表G满偏电流为，扩大量程的电流表满偏电流为I，如图所示。‎ ‎　　扩大量程的倍数 ‎　　由并联电路的特点得 ‎　　所以 ‎　　即电流扩大量程的倍数为n时，需并联的分流电压为 ‎　　电流表的总电阻。‎ 方法与规律 多用电表的使用 ‎【例1】一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到______档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是______，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是_______Ω。‎ 答案：×100；调零（或重新调零）；2.2×103（或2.2k）‎ ‎【思路点拔】利用欧姆表测电阻时，首先应进行选挡，然后欧姆调零，换挡后也要再欧姆调零，才能进行测量，欧姆表所测电阻阻值等于表盘数值乘以陪率。‎ ‎【个性分析】用10挡测电阻时，指针偏角很小说明所测电阻阻值很大，所选量程太小，为较准确地进行测量，应换到100挡，换100挡后要重新欧姆调零，该电阻表盘读数是22，倍率是100，所以该电阻阻值为 ‎【类题演练1】一位学生使用多用电表测电阻，他在实验中有违反使用规则之处，其主要实验步骤如下：‎ A．把选择开关扳到×1k的欧姆挡上 B．把表笔插入测试笔插孔中，先把两根表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上 C．把两根表笔分别与某一待测电阻的两端接触，发现这时指针偏转较小（相对电阻刻度的零刻线）‎ D．换用×100的欧姆挡上，发现这时指针偏转适中，随即记下欧姆数值 E．把表笔从测试笔插孔中拔出后，把多用表放回桌上原处，实验完毕．这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其它元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆．这个学生在实验中违反了使用规则的地方是：__________ ____ __ .‎ 答案：①换用×100挡后没有再调零 ‎②表盘读数应乘倍率 ‎③实验完毕选择开关应放在交流电压最高挡 电流表的基本原理的理解 ‎【例2】一个电流表的满偏电流Ig=1 mA,内电阻为200 Ω,现要把它改装成一个量程为‎0.5 A的电流表,则应在电流表上(　　) A.并联一个0.4 Ω的电阻　　　 B.串联一个0.4 Ω的电阻 C.并联一个200 Ω的电阻 D.串联一个200 Ω的电阻 解析:由题中的条件可知,电流表的满偏电压为Ug=IgRg=0.2 V,而改装成一个大量程的电流表,必须并联一个电阻,由欧姆定律可知,可见,选项A正确. 答案:A 温馨提示:改装电流表是将原表的两端并联一个小电阻组成,并联电阻的大小可根据原表和改装表的量程及原表的内阻推算.　　‎ 电压表的基本原理的理解 ‎【例3】 一个电压表由电流表G和电阻R串联而成,如图‎2-4-2‎所示.若在使用中发现电压表的示数总比准确值稍小一些,采取下列哪种措施可以改进（　　） 图‎2-4-2‎ A.在R上串联一个比R小得多的电阻 B.在R上串联一个比R大得多的电阻 C.在R上并联一个比R小得多的电阻 D.在R上并联一个比R大得多的电阻 解析:电压表的读数比准确值稍小一些,表明通过电流表的电流偏小,为了改进,必须提高流过电流表的电流,可行的方法是减小与表头串联的电阻值,但减小的阻值又不能太大,所以只能给电阻R并联一个比R大得多的电阻,选项D正确. 答案:D 温馨提示:弄清电压表读数比准确值小的原因是改正的依据,对电压表的结构的了解是改正实施的关键,同时,还要注意读数只是稍小,改正时要注意力度. 欧姆表的原理的理解 ‎【例4】一个用满偏电流为3 mA的电流表改装而成的欧姆表,调零后用它测量500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA处,则被测电阻的阻值为(　　) A.1 000 Ω　　　　 B.5 000 Ω C.1 500 Ω D.2 000Ω 解析:设欧姆表的内阻R内,由欧姆定律知,‎ E=1.5 V,,选项A正确. 温馨提示:欧姆表的基本原理是电路中的每个电流与外电路的电阻对应,通过直接测电流而间接测电阻,当表的两个表笔短接时,电路中的电流达到满偏,此时的电阻为欧姆表的内阻,可利用这一关系进行换算,推出待测电阻的大小.‎ ‎【类题演练2】电流表的内阻Rg=3kΩ，满偏电流Ig =100μA，这个电流表能量度的最大电压Ug＝ _ V ，要把这个电流表改装成能量度 3V 电压的电压表，那么应在电流表上＿联一个阻值R1= 的分压电阻．如果在此基础上，要使这个电压表能量度 15V 的电压，则应在电压表上再串联一个阻值 R2= 的分压电阻．‎ 图 ‎‎7-3-12‎ 解析： 电流表改装成电压表需串联一个分压电阻．扩大电压表的量程，需再串联一个分压电阻，如图‎7-3-7‎所示．‎ 电流表可量度的最大电压Ug＝Ig Rg＝0.3V 设量程为U1= 3V 时，需串联电阻R1‎ Ug+IgRg＝U1‎ R1=27Ω 设量程为U2=12V 时，需再串联电阻R2‎ U1+Ig R2＝U2‎ R2=120kΩ ‎【例5】用多用电表探索黑箱内的电学元件 A B C 已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。由此可以判定黑箱内的结构（在右侧图中画出两元件的连接方式）。‎ 红表笔 C A A B C B 黑表笔 B C B A A C 阻值(Ω)‎ ‎100‎ ‎150‎ ‎50‎ ‎2k ‎2.1k ‎100‎ A B C 答案：黑箱内结构如图所示。‎ 解析：此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力，定值电阻阻值与电流方向无关，二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大，电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的。‎ AB间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极。‎ ‎【类题演练3】用多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如下图所示。‎ ‎①若P是电阻，则通过P的电流方向是_________________，为使测量比较精确，应将选择开关旋到__________________的倍率挡位上，并要______________________，再进行测量。‎ ‎②若P是二极管，再交换表笔测量P的两端a、b，观察到指针偏转很小，则______________端是二极管的正极。‎ ‎③要粗略测量多用电表直流10mA挡的内阻（阻值30～50Ω），除此多用电表外，还有下列器材：直流电源一个（电动势E约为1.5V，内阻可忽略不计），电阻一个（阻值R：130～170Ω），电键一个，导线若干。‎ 写出实验的步骤和实验需要的物理量，注明表示这些物理量的符号：‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④用上述测得量表示的此多用电表直流10mA档内阻的表达式是 答案：（1） 重新调零 ‎（2）b ‎（3）实验步骤：‎ ‎①用多用电表的直流电压挡测量电源电动势E ‎②用多用电表的欧姆挡测电阻阻值R ‎③将多用电表置于直流10mA挡，与电阻R及电健串联后接在电源两端，合上电健，记下多用电表读数I ‎④‎ 解析：（1）明确多用电表的内部结构是解决问题的关键，红表笔接多用电表内部电源的负极，黑表笔接多用电表内部电源的正极，所以电流从黑表笔流出，从红表笔流入，即通过P的电流方向是b→a；测量时指针指在表盘中间读数最准，故应将选择开关旋到“100”挡，且每次换挡后都要重新调零。‎ ‎（2）二极管的正向电阻很小，反向电阻很大，故b端是二极管的正极。‎ ‎（3）见答案。‎ ‎（4）用闭合电路欧姆定律求多用电表直流10mA挡的内阻,由，得