黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第二章 恒定电流 2.8  多有电表的原理

黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第二章 恒定电流 2.8  多有电表的原理

‎2.8　 多有电表的原理 ‎ 学习 目标 ‎1．通过用闭合电路欧姆定律对欧姆表的结构分析，知道欧姆表测量电阻的原理。‎ ‎2．知道欧姆表表盘的刻度特点和调零方法。‎ ‎3．通过引导和学生讨论，明白多量程多用电表的基本结构和特点。‎ 学习 疑问 学习 建议 知识点一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)‎ ‎1.构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.‎ 欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联.‎ 外部：接被测电阻Rx.‎ 全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx.‎ ‎2.工作原理：闭合电路欧姆定律 I＝.‎ ‎3.刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零.‎ ‎(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“‎0”‎.(图甲)‎ ‎(2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”.(图乙)‎ ‎(3)当I＝时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻.‎ 知识点二、多用电表 ‎1．用途：共用一个表头，可分别测量电压、电阻、电流等物理量．‎ ‎2．最简单的多用电表原理图：‎ 如图(1)所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为 使用，接通2时，可作为 使用，接通3时，可作为 使用．‎ 图（1）‎ ‎3．外部结构名称：‎ ‎①如图(2)是一种多用电表外形图，‎ 表的上半部分为 ，下半部分 图（2）‎ 是 ，周围标有测量功能的区域及量程．‎ ‎②将选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．‎ ‎③多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“‎0”‎位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“ ”插孔，黑表笔插入“ ”插孔)。‎ ‎④在不使用时，应把选择开关旋到“ ”挡，或交流电压最高挡．‎ ‎ ‎ ‎【合作探究一】练习使用多用电表 ‎1.实验器材 多用电表、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.‎ ‎2.实验步骤 ‎(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程.‎ ‎(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零.‎ ‎(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔.‎ ‎(4)测量小灯泡的电压和电流.‎ ‎①按图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压.‎ ‎②按图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流.‎ ‎(5)测量定值电阻 ‎①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”‎ 刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；‎ ‎②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；‎ ‎③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；‎ ‎④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.‎ ‎(6)二极管的单向导电性 ‎①晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示.‎ ‎②晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示.‎ ‎③将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极.‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1.多用电表使用注意事项 ‎(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”，“黑出”.‎ ‎(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“‎0”‎位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“‎0”‎位置，调整的是欧姆调零旋钮.‎ ‎(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率.‎ ‎(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆.‎ ‎(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表.‎ ‎(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.‎ ‎(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用，应把表内电池取出.‎ ‎【典题探究】‎ 例1．用多用表测直流电压U和电阻R时，若红表笔插入正(＋)插孔，则(　 　)‎ A．前者(测电压U)电流从红表笔流入多用表，后者(测电阻R)电流从红表笔流出多用表 B．前者电流从红表笔流出多用表，后者电流从红表笔流入多用表 C．前者电流从红表笔流入多用表，后者电流也从红表笔流入多用表 D．前者电流从红表笔流出多用表，后者电流从红表笔流出多用表 例2．（多选）调零后，用“×‎10”‎挡测量一个电阻的阻值，发现指针偏转角度很小，正确的判断和做法是(　 　)‎ A．这个电阻阻值很小 B．这个电阻阻值较大 C．为了把电阻值测得更准一些，应换用“×‎1”‎挡重新测量 D．为了把电阻值测得更准一些，应换用“×‎100”‎挡重新测量 例3．（多选）用多用表欧姆挡测电阻，下列说法中那些是错误的(　 　)‎ A．测量前必须调零，而且每测一次电阻都要重新调零 B．每次换挡后都必须重新调零 C．待测电阻如果是连在某电路中，应该把它先与其他元件断开，再进行测量 D．两个表笔与待测电阻接触良好才能测得较准，为此应当将两只手分别将两只表笔与电阻两端紧紧地捏在一起 ‎【合作探究二】电表的读数方法 ‎1.欧姆表的度数 刻度盘上所指的数值，乘以所选挡位的倍率，即得测量结果。‎ ‎2.电压表和电流表的读数 根据量程和格数，求出最小分度。最小分度是“1”的，‎ 估读到最小分度的下一位，按最小分度的十分之一估读。最小分度是“2“的估读到最小分度的本位，不足半格的舍去，超过半格的按半格估读。最小分度是“5”的估读到最小分度的本位，按五分之几估读。‎ ‎【典题探究】‎ 例4．如图为一正在测量中的多用电表表盘。‎ ‎(1)如果是用直流2.5V挡测量电压，则读数为________V。‎ ‎(2)如果是用直流5mA挡测量电流，则读数为________mA。‎ ‎(3)如果是用“×‎100”‎挡测量电阻，则读数为________Ω。‎ 例5.如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω；测直流电流时，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为________mA；测直流电压时，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为________V.　　‎ 例6. 如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×‎100”‎的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：‎ ‎(1)所测电阻的阻值为__ ___Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是__ ___(选填“×‎10”‎、“×‎100”‎或“×1 k”)．‎ ‎(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA ‎；当选用量程为250 mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.‎ ‎(3)当选用量程为10 V的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为___ ___ V.‎ ‎【合作探究三】多用电表对电路故障的检测 ‎1．断路故障的检测方法 ‎①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用.‎ a.将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏.‎ b.在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点.‎ ‎②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用，将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路.‎ ‎③用欧姆挡检测 将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.不能用欧姆表检测电源的情况.‎ ‎2．短路故障的检测方法 ‎①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.‎ ‎②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路.‎ ‎【典题探究】‎ 例7．如图所示，电源电动势为6V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压Uad＝0，Ucd＝6V，由此可以判定(　 　)‎ A．L1和L2的灯丝都断了 B．L1的灯丝断了 C．L2的灯丝断了 D．变阻器R断路 例8. (1)某同学按如图15所示的电路图连接元件后，闭合开关S，发现A、B灯都不亮，该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障，检查前，应将开关S________.(填“闭合”‎ 或“断开”)‎ ‎ (2)若(1)中同学检查结果如下表所示，由此可以确定( 　)‎ 测试点 b、f b、e b、d d、e 多用电表示数 无穷大 无穷大 ‎500 Ω 无穷大 A.灯A断路 B．灯B断路 C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路 ‎【层次一】‎ ‎1．用欧姆表“×‎10”‎挡测量一个电阻的阻值，调零后测量时，发现指针的偏转角度很大，下列说法正确的是(　 　)‎ A．流过欧姆表电流过小 B．这个电阻值很大 C．为了把电阻测得更准确些，应换用“×‎1”‎挡，重新调零后再测量 D．为了把电阻测得更准确些，应换用“×‎100”‎挡，重新调零后再测量 ‎2．一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，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．2 000 Ω ‎3．（多选）关于多用电表的使用，下列说法不正确的是(　 　)‎ A．待测电阻不跟别的元件断开，其测量值将偏大 B．测量电阻时，用两手碰表笔的金属杆，其测量值偏小 C．测量电阻时，如果电路不和电源断开，可能出现烧坏表头的情况 D．用多用电表测量60 W灯泡的电阻，其阻值比用额定电压和额定功率算出的电阻大 ‎4. （多选）下列关于多用电表电阻挡的说法中，正确的是(　 　)‎ A．表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度越疏 B．红表笔是与表内的电源的正极相连的 C．测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻 D．为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近 ‎5. 某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：‎ ‎(1)检查多用电表的机械零点．‎ ‎(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量档适当的量程处．‎ ‎(3)将红、黑表笔________，进行欧姆调零．‎ ‎(4)测反向电阻时，将__ ___表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数．‎ ‎(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”、“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)．‎ ‎(6)测量完成后，将选择开关拨向____ ____位置．‎ ‎6. (1)用多用表的欧姆挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．______ ______________.‎ a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔 b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔 c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100‎ e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔 ‎(2)根据如图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为___ _____ Ω.‎ ‎(3)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是___ _____．‎ A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量；‎ B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果；‎ C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开；‎ D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零。‎ ‎7.在正确操作的情况下，多用电表的指针和螺旋测微器指在图示位置。‎ ‎（1）若选择开关置于位置a，则测量的物理量是 ，测量结果 为 V。‎ ‎（2）若选择开关置于位置b，则测量的物理量是 ，测量结果为 mA。‎ ‎（3）若选择开关置于位置c，则测量结果 Ω。‎ ‎（4）螺旋测微器的示数为 mm。‎ ‎8. （多选）如图所示是简化的多用电表的电路。转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断他们中说法正确的是(　 　)‎ A．S与1、2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大 B．S与3、4连接时，多用表就成了欧姆表，且A 接线柱为红表笔 C．S与5、6连接时，多用表就成了电压表，且前者量程较小 D．S与5、6连接时，多用表就成了电压表，且前者量程较大 ‎【层次二】‎ ‎9.某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图9(a)所示电路改装成量程分别为1 V和‎1 A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．回答下列问题：‎ ‎(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线．‎ ‎(2)开关S闭合时，多用电表用于测量__________(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量___ ______(选填“电流”、“电压”或“电阻”)．‎ ‎(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)．‎ ‎(4)定值电阻的阻值R1＝______ __ Ω，R2＝____ ____ Ω.(结果保留三位有效数字)‎ ‎10.多用电表表头的示意图如图所示．在正确操作的情况下：‎ ‎(1)若选择开关的位置如a箭头所示，则测量的物理量是___ _，‎ 测量结果为___ __ __V．‎ ‎(2)若选择开关的位置如b箭头所示，则测量的物理量是___ _ __，‎ 测量结果为__ __ mA．‎ ‎(3)若选择开关的位置如c箭头所示，则测量的物理量是___ ___ _，‎ 测量结果为_ _ __ kΩ．‎ ‎(4)若选择开关的位置如c箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：___ ___，‎ ‎_ __，‎ ‎___ __ ___.‎ ‎(5)全部测量结束后，应把选择开关拨到 ‎__ 挡或者___ 挡．‎ ‎(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从___ __色表笔经__ ___插孔流入电表．‎ ‎11．使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至“×‎1”‎挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：‎ ‎(1)仪器连线如图1所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a为________(填“红”或“黑”)色。‎ ‎(2)若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2、3、4所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为_ _____mA，电阻箱的读数为________Ω。‎ ‎(3)将图中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA。(保留3位有效数字)‎ ‎(4)计算得到多用电表内电池的电动势为_____ ___V。(保留3位有效数字)‎ ‎12.某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：‎ 多用电表；‎ 电压表：量程5 V，内阻十几千欧；‎ 滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；‎ 导线若干．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔___　_____，调零点．‎ ‎(2)将图中多用电表的红表笔和________(填“‎1”‎或“‎2”‎)端相连，黑表笔连接另一端．‎ ‎(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如下图甲所示，这时电压表的示数如图乙所示．多用电表和电压表的读数分别为________ kΩ和________ V.‎ ‎(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________ kΩ.‎ ‎(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如右图所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为___ ___ V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为___ _____ kΩ.‎