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实验十三用多用电表测量电学中的物理量【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】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,图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。2.挡位:如图所示,多用电表是由一只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。(1)当S接通1或2时,表头与电阻并联,所以1、2为电流挡,由于并联阻值的大小不同,量程也不同,1的量程较大。(2)当S接通3或4时,接通内部电源,此时为欧姆挡,4的倍率比3的倍率高。(3)当S接通5或6时,表头与电阻串联,此时为电压挡,由于串联的阻值不同,6的量程比5的量程大。3.欧姆表原理(多用电表测电阻原理):(1)构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。外部:接被测电阻Rx。全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx。(2)工作原理:闭合电路欧姆定律I=gxERRrR。＋＋＋(3)刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。①当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)②当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)③当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。gI2【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。【实验过程】(1)实验前准备。①观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。②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。③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。(2)测量小灯泡的电压和电流。①按如图甲所示的电路图连好电路,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。②按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。(3)测量定值电阻。①根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处。②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数。③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果。④测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。(4)二极管的单向导电性。①晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图甲所示。②晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示。③将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻较小,反之电阻很大,由此可判断出二极管的正、负极。(5)用多用电表检测电路故障。断路故障的检测方法①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用。a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用,将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路③用欧姆挡检测。各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路短路故障的检测方法①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路未被短路或不完全被短路②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路【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、0.01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。【误差分析】1.系统误差:(1)电池用旧后,电动势会减小,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。(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。2.偶然误差:(1)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。(2)读数时易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。(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。【注意事项】多用电表使用的“八大注意”(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时,电流总是“红进”“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)刻度线有三条:上为电阻专用,中间为电流、电压直流、交流共用,下为电压交流2.5V专用。(6)测电阻时:①待测电阻与电路、电源一定要断开。②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。③指针指中值附近较准,否则换挡。④每换一挡必须重新欧姆调零。⑤读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。(7)测电学黑箱时,一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源,无电源方可用欧姆挡。(8)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。【实验拓展】用多用电表探索黑箱内的电学元件电学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阻值