1、实验10练习使用多用电表-2-一、实验目的1.了解多用电表的构造和原理。2.使用多用电表测电阻、电压及电流。3.探索黑箱内的电学元件。二、实验原理1.外部构造(如图甲所示)(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程。甲-3-2.内部结构:多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分不起作用。将多用电表的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。如图乙所示,其中1、2为电流测量端;3、4为电压
2、测量端;5为电阻测量端。测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相对应的测量端。多用电表电路乙-4-3.欧姆表原理(1)内部电路简化如图丙所示。丙(2)根据闭合电路欧姆定律-5-三、实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。四、实验步骤1.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。2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。-6-3.测量小电珠的电压和电流(1)按如图丁所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。(2)按如图戊
3、所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。-7-4.用多用电表测电阻(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。(2)选择开关置于“”挡的1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。(4)选择开关改置于100挡,重新进行欧姆调零。(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。-8-5.研究二极管
4、的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。6.探索黑箱内的电学元件。-9-五、数据处理1.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积,指针示数的读数一般保留两位有效数字。2.测电流和电压时,如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。-10-六、误差分析1.偶然误差(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。(2)由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当挡位,使指针在中值附近。(3)读数时的观测易造成
5、偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。2.系统误差(1)电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。-11-七、注意事项1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘。(1)左右0:电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合。(2)刻度不均匀:左密右疏。(3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数再乘以挡上的倍率。电流、电压挡是量程范围挡。在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“”处)
6、。(4)欧姆表的读数:待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率。为了减小读数误差,指针应指表盘 的部分,即中央刻度附近。-12-2.多用电表使用的“七大注意”(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时,电流总是“红入”“黑出”。(3)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流、电阻,还要分清是交流还是直流。(4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡。(5)刻度线有三条:上为电阻专用,中间为电压、交流、直流共用,下为交流2.5 V专用。-13-(6)测电阻时:待测电阻与电路、电源一定要断开。两手一定不要同时接触两笔金属杆。指针指中值附近较准,否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率。
7、(7)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。-14-(6)测电阻时:待测电阻与电路、电源一定要断开。两手一定不要同时接触两笔金属杆。指针指中值附近较准,否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率。(7)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。-15-16-考点一考点二考点三多用电表的原理与操作多用电表的原理与操作例1某学生实验小组利用如图甲所示电路,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 k;导线若干。回答下列
8、问题:-17-考点一考点二考点三(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡,再将红表笔和黑表笔 短接,调零点。(2)将图中多用电表的红表笔和1(选填“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图乙所示,这时电压表的示数如图丙所示。多用电表和电压表的读数分别为15.0 k和3.60 V。-18-考点一考点二考点三(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 k和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为12.0 k。(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
9、串联而成的电路,如图丁所示。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9.00 V,电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为15.0 k。-19-考点一考点二考点三解析:(1)欧姆表调零前,需要将两表笔短接。(2)应用多用电表的欧姆挡时,电流从黑表笔流出,所以黑表笔接电压表正极,即黑表笔接2,红表笔接1。(3)欧姆表选用的倍率是1 k,欧姆表的读数15.01 k=15.0 k;电压表量程5 V,最小分度0.1 V,读数时需要估读一位,为3.60 V。(4)当滑动变阻器的阻值为0时,欧姆表所测的电阻即为电压表的内阻,所以为12.0 k。(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R,
10、由第(3)、(4)问可知 ,两式联立解得E=9.00 V,R=15.0 k。-20-考点一考点二考点三多用电表的读数多用电表的读数例2如图为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“100”的欧姆挡测电阻时,表针指示如图所示,则:-21-考点一考点二考点三(1)所测电阻的阻值为1.6103;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是1 k(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的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为30.1 mA;当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置
11、,则所测电流为151 mA。(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为6.1 V。-22-考点一考点二考点三-23-考点一考点二考点三-24-考点一考点二考点三实验的改进与创新实验的改进与创新-25-考点一考点二考点三-26-考点一考点二考点三例3(1)多用电表测未知电阻阻值的电路如图甲所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图乙所示,则该图象的函数关系式为。(调零电阻R0接入电路的部分阻值用R0表示)-27-考点一考点二考点三(2)下列根据图乙中I-Rx图线作出的解释或判断中正确的是BC。
12、A.用欧姆表测电阻时,指针指示读数越大,测量的误差越小B.欧姆表调零的实质是通过调节R0,使Rx=0时电路中的电流I=IgC.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中,当Rx的阻值为图乙中的R2时,指针位于表盘中央位置的右侧-28-考点一考点二考点三(3)某同学想通过一个多用电表中的欧姆挡,直接去测量某电压表(量程10 V)的内阻(大约为几十千欧),欧姆挡的选择开关拨至倍率1 k挡。先将红、黑表笔短接调零后,选用图丙中A(选填“A”或“B”)方式连接。在本实验中,如图丁所示为欧姆表和电压表的读数,请你利用学过的知识,求出欧姆表电池的电动势为8.75 V
13、。(计算结果保留三位有效数字)-29-考点一考点二考点三解题探究:欧姆表的工作原理是什么?用多用电表中的欧姆挡去测电压表的内阻时,电源的电动势在电路中分到哪几个电阻上?提示:闭合电路欧姆定律。提示:欧姆内部的电阻和电压表的电阻。-30-考点一考点二考点三-31-123451.用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量。-32-12345(1)旋动部件S,使指针对准电流的“0”刻线。(2)将K旋转到电阻挡“100”的位置。(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋转部件T,使指针对准电阻的0刻线(选填“0刻线”或“刻线”)。(4)将两表笔分别与待测
14、电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按ADC的顺序进行操作,再完成读数测量。A.将K旋转到电阻挡“1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准-33-12345(1)旋动部件S,使指针对准电流的“0”刻线。(2)将K旋转到电阻挡“100”的位置。(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋转部件T,使指针对准电阻的0刻线(选填“0刻线”或“刻线”)。(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选
15、项中挑出合理的步骤,并按ADC的顺序进行操作,再完成读数测量。A.将K旋转到电阻挡“1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准-34-12345解析:机械调零应旋动S,使指针对准I=0或R=。欧姆调零应旋动T,使指针对准电阻的“0刻线”。指针偏转角度小,说明待测电阻大,所选倍率小,应改选更大的倍率,重新进行欧姆调零,所以应按ADC顺序操作。-35-123452.(2015河北保定调研)某同学利用欧姆表通过图甲的方式进行测量。测量时欧姆表的黑表笔应该与电压表的正(选填“正”或“负”)接线柱相接,
16、红表笔与另一接线柱相接,在欧姆表的挡位位于“1 k”挡时,欧姆表的示数如图乙所示,则电压表的内阻RV约为4.5k。解析:在欧姆表内,黑色表笔与电源的正极相连,为让电压表正常偏转,故欧姆表的黑表笔接电压表的正接线柱。欧姆表的读数为4.5 k。-36-123453.某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。-37-12345(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2所示,读数为11.5(11.211.8之间的值均可)V,说明蓄电池(选填“蓄电
17、池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是小灯(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。-38-12345解析:(1)根据题意,应按照050 V刻度线读数,其最小刻度为1 V,读数时估读到下一位,则读数为11.5 V。所测电压应为蓄电池的端电压,略小于其标称值,说明蓄电池正常。(2)断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表示数仍为蓄电池的端电压,表明小灯损坏,导致b、c间电路不通。-39-123454.某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的电流表,测量多用电表“1 k”挡对应电源的电动
18、势和多用电表的内阻。(1)该小组采用图甲的电路进行实验,请根据图甲将图乙的实物图连接好。答案:见解析-40-12345(2)实验步骤如下:a.把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“1 k”位置,将红黑表笔 短接进行欧姆调零。b.按照电路图连接好电路。c.接通开关,调节滑动变阻器,读出多用电表的读数和电流表的读数的数值并记录。d.改变滑动变阻器的阻值,重新读数并记录。e.根据实验原理列出表达式,代入数值进行计算。将上述步骤补充完整。实验原理表达式为(说明式中各个物理量的含义)E=I(R+R0)。其中E表示电源的电动势、I表示电流表的示数、R表示多用电表的读数、R0表示多用电表的内阻。-41-1234
19、5图丁是在某次实验欧姆表表盘示意图,欧姆表的读数为40 k。-42-12345解析:(1)电路连接如图。(2)a.短接进行欧姆调零c.多用电表的读数、电流表的读数E=I(R+R0)。其中E表示电源的电动势、I表示电流表的示数、R表示多用电表的读数、R0表示多用电表的内阻。40 k-43-123545.(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值,先把选择开关旋到“1 k”挡位,测量时指针偏转如图甲所示。请你简述接下来的测量操作过程:断开待测电阻,将选择开关旋到“100”挡;将两表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”;再接入待测电阻,将指针示数100,即为待测电阻阻值;测量结束后,
20、将选择开关旋到“OFF”挡。甲-44-12354(2)采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实验器材如图乙所示。其中电压表内阻约为5 k,电流表内阻约为5。图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接。-45-12354答案:连线如图-46-12354(3)图丙是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关S旋到位置3时,可用来测量电阻;当S旋到位置1、2时,可用来测量电流,其中S旋到位置1时量程较大。-47-12354解析:(1)本题考查多用电表的使用,意在考查考生的实验操作能力。(2)本题考查伏安法测电阻,电流表内、外接法对电阻测量的影响及实物图连接,意在考查考生误差分析的能力。从上一问可以粗略地知道被测电阻为几千欧,与电压表的内阻相近,因此电流表应采用内接法。(3)本题考查多用电表内部结构原理,意在考查考生对多用电表原理的掌握。多用电表作为欧姆表时,电源内置;作为电流表时,电阻与表头并联,且并联电阻越小,电流表的量程越大。
