1、多用电表的原理及使用多用电表的原理及使用一、实验目的一、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.3.探测黑箱内的电学元件.二、实验原理二、实验原理1.外部构造(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或挡位.实验溯本求源实验溯本求源(3)由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是每个项目的量程都有专门的标度,有些标度就属于共用标度,如图S11-1中的第二行就是直流电流和直流电压共用的标度.实验溯本求源实验溯本求源图S11-12.欧姆表原理(1)内部电路简化如图S11-2所示.(
2、2)测电阻的原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表,可直接读出电阻值,比用伏安法测电阻方便.实验溯本求源实验溯本求源图S11-2实验溯本求源实验溯本求源特别提醒:由于I与Rx是非线性关系,所以欧姆表的刻度是不均匀的,从表盘上看,“左密右疏”,电阻零刻度是电流最大刻度,电阻“”刻度是电流零刻度.三、实验器材三、实验器材多用电表、电学黑箱、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、小螺丝刀.四、注意事项四、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:电阻无限大刻度与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合.实验溯本求源实
3、验溯本求源实验溯本求源实验溯本求源2.多用电表使用的“七大注意事项”:(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、电流还是电阻,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)刻度线有三部分:上面为电阻专用,中间为直流电压、电流及交流电压、电流共用,下面为交流电压2.5 V量程专用.实验溯本求源实验溯本求源(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表笔金属杆.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.读出示数要乘倍率.(7)使用完毕,选择开关要置于“OFF
4、”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池.实验溯本求源实验溯本求源一一实验原理与实验操作实验原理与实验操作实验探究实验探究例例1 (1)用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻Rx,以下给出最可能的实验操作步骤,其中为选择开关,为欧姆调零旋钮.把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上:.a.将两表笔短接,调节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.旋转使其尖端对准欧姆挡“1k”d.旋转使其尖端对准欧姆挡“100”e.旋转使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔实验探究实验探究根据如图S11-3所示指针位置,
5、此时被测电阻的阻值约为.(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是(填选项前的字母).A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关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,都必须重新调零图S11-3实验探究实验探究解析解析(1)题目中要求测量几十千欧的电阻,所以应该选择“1k”的欧姆挡,再进行欧姆调零,然后进行测量,最后将旋至指向交流500 V挡,拔出表笔,所以顺序为c、a、b、e.根据欧姆表的读数原理,可以得出欧姆表的读数为30 k.(2)指针偏角过
6、大,说明电阻较小,所以应选择倍率较小的挡位,A正确;电阻的阻值与电流的流向无关,所以红、黑表笔接反,不影响测量结果,B错误;不将被测电阻与外电路断开,流经欧姆表的电流会受影响,影响读数甚至烧毁器材,C正确;只要不换挡位,就不用重新调零,D错误.实验探究实验探究变式题变式题 在“练习使用多用电表”实验中:(1)某同学欲测量一节干电池的电压,下述操作正确的是(填选项前的字母).A.欧姆调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数B.机械调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数C.选择挡位,机械调零,表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极),读数D.选择挡位,欧姆调
7、零,表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极),读数实验探究实验探究(2)该同学欲测量如图S11-4甲所示插座的电压,则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的(填字母)位置.(3)经过正确操作后,电表指针指向如图丙所示,则插座的电压为V.图S11-4实验探究实验探究实验探究实验探究 要点总结要点总结二二多用电表的原理及读数多用电表的原理及读数实验探究实验探究例例2 某学生实验小组利用图S11-5甲所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”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.回答下列问题:实验探究实验探究(1)将
8、多用电表挡位调到电阻“1k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点.(2)将图甲中多用电表的红表笔和(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k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 k和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为k.实验探究实验探究(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V,电
9、阻“1k”挡内部电路的总电阻为k.甲乙丙图S11-5丁实验探究实验探究答案答案(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0解析解析(1)多用电表调零时把两表笔短接相当把电路接通.(2)根据流经电压表的电流是从正极流向负极,可判断出电流的方向;再根据对多用电表来说“红进黑出”即电流从红表笔流入,从黑表笔流出,可判断出红表笔接1.(3)根据读数原则,最小刻度是1、0.1、0.01的都要估读一位.图乙中的指针指在15,而1020间的最小刻度为1,所以读数为15.0;图丙中的电压表的最小刻度为0.1 V,指针指在36格,所以读数为3.60 V.(4)当把滑动变阻器的电阻
10、调为零时,相当于多用电表测的是电压表的电阻,所以多用电表的读数即为电压表的内阻.实验探究实验探究实验探究实验探究变式题变式题 图S11-6甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250 A,内阻为480.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆100 挡.甲图S11-6乙实验探究实验探究(1)图甲中的A端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接.(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填选项前的字母
11、).A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=,R4=.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为.(结果均保留3位有效数字)实验探究实验探究答案答案(1)黑(2)B(3)160880 (4)1.47 mA1.10103 2.95 V实验探究实验探究实验探究实验探究 要点
12、总结要点总结实验探究实验探究量程/最小分度值/仪器误差/(半格计算值)仪器误差出现在哪一位/估读方法050.50.250.1五分法52010.50.1十分法2040211二分法405052.51五分法501001051十分法100200502510五分法2001000此时应换挡测量三三用多用电表判断电路故障及黑箱内结构用多用电表判断电路故障及黑箱内结构实验探究实验探究例例3 某照明电路出现故障,其电路如图S11-7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电表直流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.图S11-7实验
13、探究实验探究(1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图S11-8所示,读数为 V,说明(选填“蓄电池”“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,多用电表指示仍然和图S11-8相同,可判断发生故障的器件是(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”).图S11-8实验探究实验探究实验探究实验探究变式题变式题 如图S11-9所示,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.请判定黑箱内的结构.图S11-9红表笔AABCCB黑表笔BCCBAA
14、阻值/100 150502000 2100 100实验探究实验探究解析解析 先由二极管的反向截止的性质分析,由表可知,接B、C和C、B时测量结果不同,故在B、C间一定有二极管存在;同理,在A、C间也有二极管存在,并且A、C间的正向电阻大于B、C之间,说明A、C间包含定值电阻;而接A、B和B、A时电阻不变,说明A、B间只有定值电阻,B、C间接二极管.所以黑箱内的结构如图所示.实验探究实验探究 要点总结要点总结常见电路故障类型及现象多用电表的电压、电流、欧姆挡都可以用来检测电路故障,实际上使用直流电压挡测电压和欧姆挡测电阻较多.具体操作时要注意各种情况的使用规则,根据测量结果和串、并联电路特点来考
15、虑故障位置和原因.特别注意到一点,某段电路无电流时,电路中各点电势相等,这是判断电路故障时常用依据.电路中两点间无电压,表示两点间电路无故障;电路中的两点间有电压(接近电动势)表示两点间有断点,其他部分无故障.课时巩固训练课时巩固训练1.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.(1)如图S11-10所示为某同学设计的多量程多用电表的原理示意图,虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能.在这个电路中,测电流和测电压时各有两个量程,测电阻时有“10”和“1k”两个挡位.其中E1E2,R1的最大阻值小于R2的最大阻
16、值.关于这个多用电表,下列说法中正确的是(填选项前的字母).A.当开关S分别接触点1或2时,多用电表处于测电流的挡位,且接触点1时的量程比较大课时巩固训练课时巩固训练B.当开关S分别接触点3或4时,多用电表处于测量电阻的挡位,且接触点3时为“1k”挡位C.当开关S分别接触点5或6时,多用电表处于测电流的挡位,且接触点5时的量程比较小D.使用多用电表各挡位时,电流均由A表笔一侧流入表头,且A表笔应为红色表笔图S11-10课时巩固训练课时巩固训练(2)用多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图S11-11所示.A.若所选挡位为直流100 mA挡,则读数为mA.B.若所选挡位为电阻100 挡,则
17、读数为.(3)用表盘为图S11-11所示的多用电表正确测量了一个约2 k的电阻后,需要继续测量一个阻值约20 的电阻.在用红、黑表笔接触这个电阻两端进行测量之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号:.图S11-11课时巩固训练课时巩固训练A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“1”位置C.把选择开关旋转到“10”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点课时巩固训练课时巩固训练2.(1)在“练习使用多用电表”实验结束后,发现四位同学所使用的多用电表选择开关分别位于如图S11-12所示位置,则习惯最好的一位同学是(填选项字母).图S11-12课时巩固训练课时巩固训练(2)
18、小明同学通过物理课本中介绍的方案(如图S11-13所示)测量水果电池的内阻.他先把电压表接到水果电池两极粗测电动势,电压表指针位置和接线柱连线如图S11-14所示,则读数为V.图S11-13图S11-14课时巩固训练课时巩固训练粗测水果电池电动势后,他换用量程为1 V的直流电压表测量电压,选用毫安表测量电流,用电阻箱改变电路中的电阻,实验器材和部分接线如图S11-15所示.请按图S11-14所示实验方案用笔连线补全图S11-15中的电路.闭合开关前检查电路时,发现电阻箱旋钮如图S11-16所示,读出此时阻值为.图S11-15图S11-16课时巩固训练课时巩固训练调整电阻箱阻值至合适值后闭合开关
19、开始实验,记录实验数据,并在坐标纸中描点如图S11-17所示.请在坐标纸上画出U-I图像.由图像求出水果电池的内阻为.图S11-17课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练3.在“练习使用多用电表”的实验中,某同学将选择开关置于直流“50 V”挡,多用电表示数如图S11-18甲所示.(1)多用电表的读数为 V.图S11-18课时巩固训练课时巩固训练(2)多用电表电阻挡内部简单原理示意图如图乙所示,其中电流表的满偏电流Ig=300 A,内阻Rg=100,可变电阻R的最大阻值为10 k,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是色,
20、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=k.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(选填“变大”“变小”或“不变”).课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练4.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学连接了如图S11-19甲所示的实物图.闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表的示数为零.(1)他借助多用电表检查小灯泡,先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“1”挡,再进行调零;又将红、黑表笔分别接触、接线柱,多用电表的表盘如图乙所示,说明小灯泡正常,此时灯丝的电阻为.(2)他将
21、多用电表的选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触、接线柱,闭合开关,发现电压表的示数约等于电源的电动势,说明、接线柱间的导线出现了(选填“断路”或“短路”).课时巩固训练课时巩固训练(3)排除故障后,为了使电流表的示数从零开始,要在(选填“、”或“、”)接线柱间再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最(选填“左”或“右”)端.图S11-19 课时巩固训练课时巩固训练习题习题1.在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中:(1)用多用电表测电流或电阻的过程中(填选项前的字母).A.在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零B.在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零C.在测量
22、未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测D.在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测(2)测量时多用电表指针指在如图所示位置.若选择开关处于“10 V”挡,其读数为V;若选择开关处于“10”挡,其读数(选填“大于”“等于”或“小于”)200.习题习题解析解析(1)用多用电表测电阻更换倍率后相当于改变了多用电表的内部电路,测量之前要重新进行欧姆调零才能测量准确,A正确;测量电流时,多用电表相当于电流表,不需要重新调零,B错误;在测量未知电阻时,若倍率不恰当,可更换不同的倍率,没有必要从最大倍率开始试测,C错误;在测量未知电流时,若超过量程,则有可能损坏表头,故必须从最大量程开始试测,D正
23、确.(2)若选择开关处于“10 V”挡,则满偏电压为10 V,直流电压挡的刻度是均匀的,根据指针的位置,读数是5.4 V;欧姆表的刻度是不均匀的,右侧稀疏,左侧密集,所以读数小于200.习题习题2.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻(二极管具有单向导电性,电流正向通过时几乎没有电阻,电流反向时,电阻很大).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,二极管的两个极分别记作a和b,将红表笔接a端时,表针几乎不偏转,接b端时偏转角度很大,则为了测量该二极管的反向电阻,应将红表笔接二极管的(选填“a”或“b”)端.习题习题(3)将选择开关拨至电阻“1
24、00”挡位,进行正确的测量步骤后,发现表针偏角较小.为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘中央,应重新选择量程进行测量.则该同学应选择(选填“10”或“1k”)挡,然后,再进行测量.测量后示数如图所示,则测量结果为.(4)测量完成后,将选择开关拨向位置.习题习题解析解析(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,二极管的两个极分别记作a和b,将红表笔接a端时,表针几乎不偏转,说明电阻很大,接b端时偏转角度很大,说明电阻很小,则为了测量该二极管的反向电阻,应将红表笔接二极管的a端.(3)将选择开关拨至电阻“100”挡位,进行正确的测量步骤后,表针偏角较小,说明所选挡位太小,为了得到准确的
25、测量结果,应让电表指针尽量指向表盘中央,应重新选择量程进行测量.则该同学应选择“1k”挡,然后重新进行欧姆调零,再进行测量.测量后示数如图所示,则测量结果为301 k=30 k.(4)测量完成后,将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡位置.答案答案(2)a(3)1k重新进行欧姆调零30 k(4)OFF挡或交流电压最高挡习题习题3.某同学将量程为0200 A、内阻为500 的表头改装成量程为1 mA和10 mA的双量程电流表.设计电路如图所示.定值电阻R1=500,R2和R3的值待定,S为单刀双掷开关,A、B为接线柱.回答下列问题:(1)按图所示在图S甲中将实物连线.(2)表笔a的颜色为(选填“
26、红”或“黑”)色.(3)将开关S置于“1”挡时,量程为 mA.(4)电路中电阻的阻值R2=,R3=.(结果均保留3位有效数字)习题习题(5)利用改装的电流表进行某次测量时,S置于“2”挡,表头指示如图乙所示,则所测量电流的值为 mA.习题习题习题习题习题习题4.“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件.为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:第一步:用电压挡对任意两接线柱进行正、反向测量,指针不发生偏转;第二步:用电阻“100”挡对任意两个接线柱进行正、反向测量,指针偏转情况如图所示.习题习题(1)第一步测量结
27、果表明盒内.(2)图甲显示了图、中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是;图乙显示了图中欧姆表指针所指的位置,其对应的阻值是.(3)请在图的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况.习题习题习题习题习题习题(3)使用欧姆挡进行测量时注意黑表笔是和内部电源的正极相连的,观察图、可知,在测量b、c之间的电阻时,对两个接线柱进行正、反测量,其阻值相同,说明b、c之间接有一个定值电阻;观察图、可知,在测量a、c之间电阻时,黑表笔接c时电阻很小,接a时电阻很大,说明a、c之间有二极管,而且c应该接二极管的正极;观察图可知,黑表笔接b时电阻比中黑表笔接c时电阻大,说明了a、c、b之间串联了二极管、电阻
28、两个元件,由图可知,a、b之间电阻无穷大,故黑盒子内元件的连接如图所示.习题习题5.某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:一个满偏电流为100 A、内阻为2500 的表头,一个开关,两个电阻箱(0999.9)和若干导线.(1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表,则应将表头与电阻箱(填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为.(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表:习题习题根据表中数据,图中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图中,并画
29、出IR-I图线;根据图线可得电池的电动势E是V,内阻r是.123456R()95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0I(mA)15.0 18.7 24.8 29.5 36.0 48.0IR(V)1.42 1.40 1.36 1.33 1.26 1.20习题习题习题习题习题习题习题习题6.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 B.电流表:量程为3 A,内电阻约0.2 C.电压表:量程3 V,内电阻约30 kD.电压表:量程6 V,
30、内电阻约60 kE.滑动变阻器:01000,额定电流0.5 AF.滑动变阻器:020,额定电流2 A习题习题(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用,电压表应选用,滑动变阻器应选用(均填仪器的字母代号).(2)图为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将和相连、和相连、和相连(均填仪器上接线柱的字母代号).习题习题(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以为纵坐标,以为横坐标.习题习题习题习题
