2020高中物理 第2章 第8节 多用电表（第1课时）学案 新人教版选修3-1

2020高中物理 第2章 第8节 多用电表（第1课时）学案 新人教版选修3-1

2.8 多用电表 (第 1 课时) 【学习目标】 1. 了解欧姆表的原理，学会使用欧姆表；了解欧姆表的刻度等问题。 2．了解多用电表的电压、电流、欧姆档是共用一个表头组合在一起的。 【重点难点】 欧姆表测电阻的原理 【课前预习】 1．欧姆表 （1）欧姆表是根据_________定律由电流表改制而成的，可以直接测量_________的 仪表，它由_________，_________，_________串联在一起，把灵敏电流计显示电路 中的_________值，按欧姆定律换算成_________值，从而直接从_________刻度读出 被测电阻的阻值。 （2）欧姆表的工作原理。 ①欧姆表的工作电路原理图如图所示： ②当红黑表笔相接（短接时），相当于被测电阻 Rx=_________, 调节滑动变 阻器使 Ig=_________，则表头指针指到满刻度，所以刻度盘上指针在满偏处 定为欧姆档刻度的_________，（r+Rg+R）为欧姆表的内阻， 即 R 内=r+Rg+R= . ③当红、黑表笔不接触时，相当于被测电阻 Rx=_________， 电路中没有电流，表头的指针_________，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的 “_________”点。 ④当红黑表笔接入被测电阻 Rx 时，通过表头的电流 I=_________， 改变 Rx ，电流 I 随着改变，每个 Rx 值都对应一个电流值，如果在刻度盘按 Rx=_________ 标出与 I 对应的 Rx 值，就可以直接从刻度上读出被测电阻的阻值。 gI E ⑤由 I= 可知电流和电阻为_________关系，表盘上电流刻度是均匀的， 则欧姆表的刻度是_________的，电阻的零刻度线在电流的________处。在大电阻区， 电阻刻度分布越来_________，在小电阻区，电阻刻度越来_________。 ⑥当 Rx=_________时 I= ，指针半偏指在刻度盘的_________，称为_________。 欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻即_________。 2．多用电表原理： （1）多用电表由一只灵敏的直流电表（表头）与若干元件组成测量电路。工作电路 原理图如图所示： 每进行一种测量时只使用其中的一 部分电路，其他部分不起作用。①直流电 流挡：直流电流挡的几个挡位实际是由同 一表头 ________ 改装而成的几个量程不 同的电流表。②直流电压挡：直流电压 挡的几个挡位实际是由同一表头 _________ 改 装而成的几个量程不同的电压表. （2）多用电表的表面结构： 多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称 万用电 表，其表面结构如图所示。 其表面分为上、下两部分，上半部分为表 盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端 标有“∞”，右端标有“0”，是用于测 _______ 的 . 中间的刻度线是用于测 ________ 和 ________ 的 , 其刻度是分布 ______ 的，最下面 xg RrRR E +++ 2 gI 一条刻度线左侧标有“V”是用于测交流电压的，其刻度是 _________ 的。多用电表 表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择 开关旋转到电流挡，多用电表就测量 ______ ；当选择开关旋转到其他功能区域时， 就可测量电压或电阻。多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插 ____ 插孔，黑 表笔插 ____ 插孔 , 插孔上面的旋钮叫 ____________ ，用它可进行电阻调零，另 外，在表盘和选择开关之间还有一个 ____________, 用它可以进行机械调零，即旋 转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中时）指在 ______ 端“0”刻线。 【预习检测】 1.关于多用电表表面上的刻度线 , 下列说法中正确的（ ） A. 直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的可以共用同一刻度线 B. 电阻刻度是不均匀的。 C.交流电压刻度线是均匀的 D.电阻刻度上的零刻度线与直流电流最大刻度线相对应 2．某欧姆表电源 E=1.5V，表头 Ig=0.5mA，则表盘中央电阻刻度值为 Ω， 在测电阻时，指针指在满偏的 处时，R= Ω，当 R=9000Ω 时，指针指在满 偏的 处，即在 I= 处。 3．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 Ig=300μA，内阻 Rg=100Ω，可变电阻 R 的最大值为 10KΩ，电池的电动 势 E=1.5V ，内 阻 r=0.5Ω ，图 中 与 接 线 柱 A 相 连 的 表 笔 颜 色 应 是 色。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= KΩ.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小， 内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述 Rx,其测量结果与原结果相比 将 （填“变大”、“变小”或“不变”.） 【典题探究】 3 1 【例 1】把量程为 3mA 的电流表改装成欧姆表后表内的电源电动势为 E=1.5V。经调 整好后原电流表 3mA 刻度处的刻度值定为零欧姆位置，则 2mA 刻度处应标多少阻值？ 当用它测量某电阻时，指针恰好指在 1mA 刻度线上，被测电阻度大？ 【解析】：由 Ig= 得 R 内= = Ω=500Ω 由 Ig=2mA= Ig= 得 R1= －R 内=250Ω 当 I2=1mA，R2+ R 内= R2= －R 内=1000Ω 【例 2】多用电表直流电流测量电路原理如图所示，设表头满偏电流 Ig＝200μA， 内阻 Rg＝100Ω，图中 R1 与 R2 的大小应为多少？ 【解析】：通过电流表表头的满偏电流相同，均为 Ig＝ 200μA，接 2 时，R1 与 R2 串联，表头满偏时，通过 R1、R2 的电 流为 I1-Ig；接 1 时，Rg 与 R2 串联，表头满偏时，通过 R1 的电 流为 I2-Ig. 接 2 满偏时有： 接 1 满偏时有： 代入数据 Ig＝2×10-4A，Rg＝100Ω，I1＝1×10-3A，I2＝1×10-2A， 得：R1=2.5Ω, R2=22.5Ω。 【拓展】：若采用下图所示的电路是否可行呢？R1、R2 的阻值各是多少？该电路有 何缺点？ 内R E gI E 3103 5.1 −× 3 2 1RR E +内 gI E 2 3 2I E gI E3 ))(( 211 RRIIRI ggg +−= 122 )()( RIIRRI ggg −=+ 【提示】：该电路原理可行，但开关转换过程中万一接触不良，没有接通，或测量 转换过程中，电流全部流经表头，将把表头损坏。 【例 3】：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体电路如 图所示，设此表头 G 的满偏电流为 500μA，内阻 Rg=200Ω，A 为公共端，S 接 1 和 2 时，多用表为量程 10mA 和 1mA 的电流表，S 接 5 和 6 时，多用表量程 5V 和 50V 的 电压表。求：（1）R1、R2、R3、R4 的阻值；（2）S 接 3 时，多用表为欧姆表，电路 中电源电动势为 1.5V，内阻忽略不计，此时 R5 应调为多大？该欧姆表中间刻度的阻 值为多大？ 【解析】（1）量程为 1mA 挡时，R1 和 R2 串联后作为分流电阻，因量程扩大一倍，故 R1+R2=Rg=200Ω； 量程为 10mA 挡时，量程扩大了 20 倍，R1 分流电阻，R2 和表头串联为等效果表头， 故 R1= Ω，可得 R1=20Ω，R2=180Ω 以图中虚线框的电路（1mA）作为等效表头，则其等效量程为 1mA，等效内阻为 100Ω,当 S 接 5，电压挡量程为 5V 时，R3= Ω－100Ω=4.9kΩ 当 S 接 6，量程为 50V 时，同样算得 R3+R4=49.9kΩ,即 R4=450kΩ. 120 2002 − +R 310 5 − 3 4 6 5 (2)S 接 3，欧姆表指针满偏时，I= ，等效表头 I=1mA,R 内=100Ω，E=1。5V， 可解得 R5=1400Ω。欧姆表内阻为 1500Ω，故中值电阻为 1500Ω。 【拓展】：多用电表的欧姆表部分的工作原理和电压表、电流表的工作原理有所不 同，原因是内部存在电源，当进行电阻调零时实际上是待测电阻为零，此时电流最 大；当接入电阻时，指针偏转角度减小，通过电流的变化情况来判断外电阻的变化 情况. 2.8 多用电表（第 1 课时） 【学案答案】 【课前预习】 1.闭合电路欧姆，电阻，灵敏电流计，电池，滑动变阻器，电流，电阻，灵敏电流 计表盘 2. ②.0， ， 零点 ③. ∞，不偏转，∞ ④. ， －（R+Rg+r）。 ⑤. 非线性 ，非均匀， 满刻度线， 越密 ，越稀 ⑥. R+Rg+r 中央 中值电阻 R 中=R 内=r+Rg+R= 2．（1）.与不同电阻并联 与不同电阻串联 （2）. 电阻 直流电压 直流电流 均匀 不均匀的 电流 正 负 欧姆调 零旋钮 机械零点调节旋钮 左 【预习检测】 1.ABD. 2. 3000Ω 6000Ω 1/4 0.125mA 3. 红 5 变大 内RR E +5 rrR E g ++ xg RRRR E +++ I E gI E 堂中互动 【典题探究】 例 1 1000Ω 例 2 22.5 例 3 （1） R1=20Ω R2=180Ω R3=4.9kΩ R4=450kΩ （2）1500Ω