7.3 实验(4)练习使用多用电表 探索黑箱内的电学元件

按Esc键退出返回目录实验(4):练习使用多用电表探索黑箱内的电学元件按Esc键退出返回目录基础梳理整合方法探究突破按Esc键退出返回目录基础梳理整合◎构建能力大厦的奠基石◎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.探索黑箱内的电学元件。二、实验原理1.多用电表的构造及功能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”,是用于测电阻的,中间的刻度线是用于测直流交流电流和直流电压的,其刻度是分布均匀的,最下面一条刻度线左侧标有“􀰭”,是用于测交流电压的,其刻度是不均匀的。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,多用电表就测量电流;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,插孔上面的旋钮叫调零旋钮,用它可进行欧姆调零。另外,在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮,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)指在左端“0”刻线。2.多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合,测电流和电压的原理与电流表和电压表相同(1)直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻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串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。(3)测电阻的原理:如图所示,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,调零时Ig= 测量时I= gERRrgxERRrR只要将对应Rx值的电流刻度改为阻值Rx的标度即为欧姆表。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。3.二极管的单向导电性二极管是用半导体材料制成的电子元件,它有两根引线,一根叫正极,另一根叫负极,二极管的表示符号是 ,当二极管的正极接高电势点,负极接低电势点,即加正向电压时,二极管电阻很小(与加反向电压比较),处于导通状态,相当于一个接通的开关;当给二极管加反向电压时,二极管的电阻无穷大,相当于一个断开的开关,这种特性叫二极管的单向导电性,已被广泛应用。三、实验器材多用电表一只,干电池一节,电阻箱一个,定值电阻三个,黑箱一个，导线若干。四、实验步骤1.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)选择开关置于“Ω”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×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。按Esc键退出返回目录2.研究二极管的单向导电性(1)将二极管、小电珠、开关、直流电源按如图甲所示电路连接起来,闭合开关S后,小电珠正常发光。(2)将二极管、开关、小电珠等按如图乙所示连接起来,闭合开关S后,小电珠不发光。按Esc键退出返回目录3.探测黑箱内电路,如图所示(1)操作程序按Esc键退出返回目录作出初步判断后,再根据各接点间的测量值进行逻辑推理,判断黑箱内有哪些电学元件(电阻、电源、二极管等),最终确定元件的位置和连接方法。(2)操作步骤①机械调零:熟悉多用电表的表面结构,观察使用前指针是否指在刻度线左端“0”位置,若不指“0”,调整调零螺丝,使指针指“0”。②将多用电表选择开关旋转到直流电压挡,并置于500V量程,用多用电表测量黑箱内任意两个接线柱间的电压,若均无示数,说明箱内不含电源。按Esc键退出返回目录③先选定欧姆挡的某一较小的挡,两表笔短接,进行调零。然后,用欧姆挡测A、B间正反向电阻。若两次所测阻值相等,则表明A、B间只含有电阻。若一次测量电阻值较小,另一次较大,说明A、B间有二极管,且测量阻值较小时,与黑表笔接触的那一端为二极管的正极。④用欧姆挡测B、C间正反接电阻。若两次所测阻值相等,则表明B、C间只含有电阻。若一次测量电阻值较小,另一次较大,说明B、C间有二极管,且测量阻值较小时,与黑表笔接触的那一端为二极管的正极。⑤根据前面所测结果,画出黑箱内电路。⑥使用完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。五、使用欧姆挡进行测电阻时的注意事项1.为了提高测量的精度,在选择量程范围时,应尽可能使表针指示在满刻度的20%~80%弧长范围内,表针愈靠近刻度线的中点(即满刻度的1/2),测量的准确度愈高。例如,测量1kΩ左右的电阻,应选择×100挡(这时表针指示在刻度线的中间位置,而不应选择×10或×1k挡(这时表针的指示远离中间位置)。2.每次变换电阻的挡位以后,都要重调欧姆零点,否则测量结果不准确。如果旋动“调零旋钮”已无法使表针到达“0”位,则说明表内电池电压不足,应打开电表背面的电池盒盖板,换上同规格的新电池(注意电池的极性)。3.测量电路中的电阻时,应先切断电源。如果待测电阻有并联支路存在,必须将待测电阻的一端脱开,然后再对它测量,否则电表的读数不是待测电阻的阻值,而是各支路电阻并联后的总阻值。如果电路中有大电容器存在,必须先将电容器放电完毕以后,才能进行测量。4.检查晶体管时,必须使用“×100”或“×1k”挡。不能使用“×1”或“×10k”挡,因前者电流太大(100mA左右),后者电压太高(9V),都可能损坏晶体管。5.使用欧姆挡检查整流元件(晶体二极管)的正负极性时,必须注意到:万用电表内电池的“+”极是与黑表笔(即表面的“-”插孔)相连的。因此电流是从黑表笔流出,经外接元件后再回到红表笔去。如果忽视这一点,就会引起判断上的错误。6.使用欧姆挡的间歇中,不要让两表笔短路,以免损耗电池。表针长时间偏转,对电表的保养也不利。7.测电阻时,待测电阻要与电源以及其他电阻断开,且不能用手接触表笔。9.使用完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。8.用多用电表测黑箱时,一定要先用电压挡判断其内部有无电源,确认无电源后才能使用欧姆挡测量。电阻,或者在连续测量过程中,表笔接触时间过长,引起电表内电池电动势下降,内阻增加。如果是高值电阻的测量值,则可能是由人体电阻并入造成。欧姆表的刻度是按标准电池标出,当电池用旧了,电动势和内阻均发生变化,由此引起测量误差。六、误差分析测量值偏大其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触按Esc键退出返回目录方法探究突破◎提升应用技巧的突破口◎【例题1】(2011·北京理综)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: ①旋动部件,使指针对准电流的“0”刻线。③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件,使指针对准电阻的(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,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按的顺序进行操作,再完成读数测量。②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。A.将K旋转到电阻挡“×1k”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 解析:①使用多用电表以前,应先检查指针是否指在电流的“0”刻线上,如果没有,则用螺丝刀调节定位螺丝S,使其指零。③测电阻时,把选择开关K打到合适的电阻挡后,应把两表笔短接,看指针是否指在电阻的“0”刻线上,如果没有,则应调节调零旋钮T,使其指零,这一步操作叫欧姆调零。④测电阻时若指针偏角过小,说明此电阻很大,应换用更大倍率的挡位进行测量。本题中应将“×100”换成“×1k”,换挡位后,应重新进行欧姆调零,再测量。故测量顺序为ADC。答案:①S③T0刻线④ADC 规律总结:注重多用电表测电阻的原理、实际操作和探索意识,是提高实验能力、适应高考要求的有效学习策略。按Esc键退出返回目录【例2】如图所示,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。红表笔AABCCB黑表笔BCCBAA阻值/Ω1001505020002100100按Esc键退出返回目录思路点拨:电阻的正反向电阻相同,二极管的正反向电阻不同,且差距很大。欧姆表的黑表笔接内部电源的正极,红表笔接内部电源的负极。答案:黑箱内结构如图所示。解析:定值电阻阻值与电流方向无关。二极管有单向导电性,其电阻与电流方向有关:其正向电阻较小,反向电阻很大。电流方向总是从红表笔流入多用电表,因此一定是从黑表笔流入被测电路的。A、B间电阻与电流方向无关,因此一定是定值电阻;B、C间电阻与电流方向有关,且阻值较小,说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极。按Esc键退出返回目录规律总结：电学黑箱是指内部要素和结构尚不清楚的系统,其研究方法是用多用电表进行探索和推理,从而发现内部电学元件的连接关系。这类问题的解题方法是:(1)根据黑箱的输入、输出信息,用多用电表进行探测和推理;(2)猜想黑箱内与题给条件相符合的结构模型;(3)分析、验证是否满足题目有关条件,同时注意是否有多解。按Esc键退出返回目录