第28讲实验练习使用多用电表

第28讲实验：练习使用多用电表一、实验目的1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。二、实验原理1．表盘多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔。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，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。2．多用电表的内部构造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。如图所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，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。3．多用电表测电阻阻值的原理欧姆表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，欧姆表内部电路结构如图所示。R为调零电阻，红黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏。根据闭合电路欧姆定律有Ig＝ERg＋R＋r，当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝ERg＋R＋r＋Rx，故每一个未知电阻都对应一个电流值I。我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出。由于I与R的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处。当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝Ig2，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。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。四、实验步骤1．观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。2．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．按如图甲所示连好电路，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。5．按如图乙所示连好电路，将选择开并置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。2016届高考物理教学案6．用多用电表测电阻的步骤：(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。(2)选择开并置于“Ω”挡的“×1”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指向∞。(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“×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，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。7．探索黑箱内的电学元件：判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数五、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读两位有效数字。2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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。六、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“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向。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，调整的是欧姆挡的调零旋钮。3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。5．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率。6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。7．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。8．如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。9．在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管。七、误差分析(为什么)1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。3．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，使指针指中值附近。4．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。5．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。例1：指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：(1)在使用多用电表测量时，指针的位置如图(a)所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为_______。(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)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关系图像如图(c)所示，则该图像的函数关系式为______________________________________________________________。(3)下列根据图(c)中I­Rx图线做出的解释或判断中正确的是()A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小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(c)中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧[解析](1)在使用多用电表测量时，指针的位置如图(a)所示，若选择开关拨至“×1”挡，按照最上面刻度读数，则测量的结果为18×1Ω＝18Ω；若选择开关拨至“50mA”挡，按照中间刻度读数，则测量结果为23.0mA。(2)由闭合电路欧姆定律，I＝Er＋R0＋Rg＋Rx。(3)因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的刻度是不均匀的。欧姆表的示数左大右小是因为电流随待测电阻阻值的增大而减小，选项A错误。[答案](1)18Ω23.0mA(2)I＝Er＋R0＋Rg＋Rx(3)BCD例2：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箭头a所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。(2)若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。(3)若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。(4)若选择开关的位置如箭头c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小(相对于左侧)，那么接下来的正确操作步骤应该为：_____________________________________________________________________________________________________________________。(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到________挡或者________。(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。解析：多用电表可以测直流电压、直流电流、交流电压、电阻阻值，测电压、电流时，与电压表、电流表的使用方法相同，选择的挡位是其量程；而选择测电阻挡位时，指针指示的数乘以倍率得测量值。答案：(1)直流电压1.15V(2)直流电流46mA(3)电阻1700Ω(4)选用欧姆表“×1k”倍率，重新调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值(5)OFF交流电压500V挡(6)红正[课后作业]班级姓名学号1．在实验室，某同学用多用电表粗测一段样品的电阻。经正确操作后，用“×100Ω”挡时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用________挡(填“×10Ω”或“×1kΩ”)重新测量。换挡后，在测量前应________________。解析：用“×100Ω”挡时发现指针偏转较小，说明待测电阻阻值较大，他应该换用“×1kΩ”挡重新测量。换挡后，在测量前应重新欧姆调零。答案：×1kΩ重新欧姆调零2．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：(1)调节________，使电表指针停在________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置。(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω。(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。解析：使用多用电表欧姆挡，先机械调零。中值电阻为15Ω，测量20Ω的电阻时，要使用×1的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19Ω。答案：(1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)193.如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a，b________Ωa，c10.0Ωb，c15.0Ω[解析](1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A，使指针指到左边的“0”刻度线处。(2)为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点b。(3)欧姆表的读数为5×1Ω＝5Ω；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示。[答案](1)A(2)短暂(3)5.0见解析图4.用多用电表探测图所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图实－8－17中的()解析：选B红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向从E到F，只有B正确。