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实验十五用多用电表探索黑箱内的电学元件实验十五用多用电表探索黑箱内的电学元件知识要点归纳过程分析导引实验典例精析知能优化演练知识要点归纳实验目的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．会使用多用电表探索黑箱中的电学元件．实验原理一、多用电表的构造(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．其上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度如图10－7－1所示；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，机械调零旋钮和测试表笔的插孔．图10－7－1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)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．二、测电阻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10－7－2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．图10－7－2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．过程分析导引一、实验步骤1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．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．如图10－7－3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．如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．图10－7－36．利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差．7．研究二极管的单向导电性，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．8．探索黑箱内的电学元件．二、注意事项1．使用多用电表“十三忌”(1)忌不调零就使用多用电表．(2)忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联．(3)忌搞反直流电流方向，直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出．(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．(5)忌用直流电挡位测交流电．(6)忌用多用电表测不是50Hz的交流电，普通多用电表的交流电挡位是按照50Hz设计的，不能准确测量其他频率的交流电．(7)忌不进行欧姆表调零就用多用电表测电阻值．(8)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零．(9)忌把电池装反．(10)忌把电阻同其他电路联在一起进行测量．(11)忌把电池装在多用电表内长期不用．(12)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．(13)忌只看读数不乘倍率．2．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，确定无电源后才能使用欧姆挡测量．三、误差分析1．测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差．2．电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大．3．测电阻读数时，忘记乘以相应倍率．4．欧姆表挡位选择不当，导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常视表盘中间一段刻度范围(14R中～4R中)为测量的有效范围．四、用多用电表判定黑箱内的电学元件1．元件与现象判断元件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间正、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“0Ω”后逐渐增大到“∞”，且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2.思路特别提醒：解决黑箱类问题一般先假设后验证．实验典例精析欧姆表的原理(2009年高考天津卷)图10－7－4为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．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＝________kΩ.例1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________(填“变大”、“变小”或“不变”)．图10－7－4【解析】欧姆表在使用时电流从红表笔流入，从黑表笔流出；根据满偏电流I0＝ER内可求得欧姆表内阻为R内＝5kΩ，当指针指到刻度盘的正中央时，则：12I0＝ER内＋Rx，可解得Rx＝5kΩ；当欧姆表使用一段时间后，电源电动势变小、内阻增大，【答案】红5变大则欧姆表调零后满偏电流不变，由I0＝E′R′内可知内阻减小，由于R′内Rx，根据I＝E′R′内＋Rx可以判断I12I0，由于欧姆表刻度盘的刻度值未变，故测量值与真实值相比变大．(2009年高考上海卷)(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．多用电表测电阻例2a．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×1kd．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100e．旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔____________________.根据如图10－7－5所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.图10－7－5(2)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【解析】(1)使用欧姆表的步骤是：选挡、欧姆挡调零、测量读数、将选择开关打在交流电压的最高挡或OFF挡．根据被测电阻的阻值知，应选×1k挡，根据欧姆表的读数规则知读数为30×1kΩ＝30kΩ.(2)测量电阻时，若指针偏角过大，说明被测电阻较小，应选用倍率较小的挡位，A项正确；测量时按规定红、黑表笔分别插正、负插孔，但表笔只是两个测量的引线，本身并没有正负，故调换不会影响测量结果，B项错误；根据欧姆表的使用规则，C项正确；换挡重新调零，若测不同电阻，不用换挡则不需要重新调零，D项错误．【答案】(1)cabe30k(或30000)(2)AC(2010年高考四川理综卷)用多用电表探测图10－7－6甲所示黑箱发现：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乙中的________．用多用电表探测电学黑箱例3图10－7－6【解析】由E、G两点之间与F、G之间有电压，说明黑箱内有电源，且电源一定与G相连．因为利用欧姆表测量E、F两点的电阻时，正、反向的电阻区别比较大，说明E、F两点间有二极管，且E端接二极管的正极．由以上的分析可得黑箱内的元件接法为B.【答案】B知能优化演练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用