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第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2节多用电表的原理与使用学习目标重点难点1.通过对多用电表电路图的等效分析，初步了解多用电表的原理.2.通过对多用电表的实际操作，学会使用多用电表.3.通过对多用电表原理的学习，体会等效思维方法在科学研究中的作用.1.使用多用电表及实际操作.2.多用电表的原理.01课前自主梳理02课堂合作探究03素养拓展提升04课后巩固提升课时作业一、多用电表的原理1．多用电表的核心是一只__________________，即“表头”．表头与电阻、选择开关等组成不同的测量电路，每进行一种测量时只使用其中的一部分电路，其他部分不起作用．(1)多用电表测直流电流和电压的设计原理：是电阻的_____和_____原理．(2)多用电表测电阻的设计原理：___________________．直流灵敏电流计G分流分压闭合电路欧姆定律2．多用电表测量电阻的原理(1)多用电表欧姆挡电路原理如图所示：(2)原理：①当待测电阻Rx接入：由___________________可知，流过“新表头”的电流为I＝ER′＋r′＋r＋Rx，式中r′是R1和R2串联后与Rg并联的等效电阻．R′是R5和R6串联的等效电阻，由此式可解出Rx＝EI－r－r′－R′.可见，Rx与I有着一一对应关系，如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，则就能从刻度盘上直接读出待测电阻Rx的阻值．②未接入电阻：即Rx→∞，电路中没有电流，指针________．③两表笔直接相连：即Rx＝0，电路中电流最大，指针_____．闭合电路欧姆定律不偏转满偏二、操作实践——练习使用多用电表1．如图所示是一种多用电表的外形图，各部分名称：a：_____；b：_________；c：_________；作用：选择不同的__________和_____；d：__________；作用：__________．2．数字式多用电表采用_____形式直接显示测量值．读数准确，迅速，内部装有_____电路，过载能力强．表盘调零螺丝选择开关测量项目量程调零旋钮电阻调零数字保护3．测量电阻的方法(1)机械调零：使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处．如果不在，就应该进行_____调零，用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指在左端的零刻线处．(2)选挡：根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置．读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度．机械(3)欧姆调零：使用欧姆挡时，在选好倍率后还必须进行欧姆调零．将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端的____刻线处．(4)测量：红、黑表笔接被测电阻两端进行测量．将指针示数乘以倍率，得测量值．(5)用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小(即指针所指的刻度值太大)，应该增大倍率重新_____后再测；如果指针偏转角度太大(即指针所指的刻度值太小)，应该减小倍率重新调零后再测．(6)测量结束后，将选择开关扳到OFF挡或交流电压最高挡．零调零观察如图所示的多用电表，最上面的标有∞的是电阻刻度线，刻度线是不均匀的，读数方法是示数×倍率．多用电表电阻挡的刻度为什么不均匀？提示：由闭合电路欧姆定律I＝ER′＋r′＋r＋Rx，可以看出I与被测电阻Rx不成直接的反比关系，所以多用电表电阻挡的刻度不均匀．多用电表的原理1．多用电表电阻挡的构造如图所示，图中G是内阻为Rg，满偏电流为Ig的电流表头，R是可变电阻，也叫调零电阻，电池的电动势为E，内电阻为r.红表笔对应电流表正接线柱，电源负极；黑表笔对应电流表的负接线柱，电源正极．2．多用电表电阻挡的原理(1)当红、黑表笔接触时(如甲图)，相当于被测电阻Rx＝0，调节R的值，使电流表的指针达到满偏Ig＝ER＋Rg＋r，所以电流表的满刻度处定为电阻挡的零点．(2)当红、黑表笔不接触时(如乙图)，相当于被测电阻Rx＝∞，此时电流表的电流为零，所以电流表零刻度的位置应为电阻挡的“∞”位置．(3)当红、黑表笔间接入某一电阻Rx时(如丙图)，通过电流表的电流Ix＝ERg＋r＋R＋Rx，一个Rx对应一个电流值，可以在刻度盘上直接标出与Ix值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出Rx的值．(4)中值电阻：电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的Rx值叫中值电阻，I中＝ERg＋r＋R＋R中＝12Ig＝12·ERg＋r＋R，R中＝R内＝Rg＋r＋R.3．多用电表电阻挡刻度的特点刻度不均匀，零刻度在刻度盘最右边，越往左刻度的密度越大，读数时要注意，在中值电阻附近读数比较准确．[特别提醒](1)知道电池的电动势E和表头电流表的满偏电流Ig，可知表盘中间的刻度值即中值电阻，R中＝R内＝Rg＋r＋R＝EIg.(2)由I＝ER内＋Rx知，Rx与I存在一一对应关系，而电流表的指针偏角θ∝I，所以根据θ的大小可知被测电阻Rx的值．[典例1]如图为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻rg＝100Ω，调零电阻最大阻值R＝50kΩ，串联的固定电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝1.5V，用它测量电阻Rx时，能准确测量的阻值范围是()A．30kΩ～80kΩB．3kΩ～8kΩC．300kΩ～800kΩD．3000kΩ～8000kΩ[思路点拨]欧姆表的指针以接近半偏为宜．[规范解答]欧姆表只能用来粗略地测量电阻，其理由之一就是欧姆表的刻度是不均匀的，且左密右疏，由于其刻度的中央部分比较均匀，在中值电阻左右读数比较准确，所以该题应先求出欧姆表的中值电阻，再对照答案选择。而欧姆表的中值电阻即是调零后欧姆表的内阻．所以，当红、黑表笔直接相接调零后，Ig＝ER＋rg＋R0＋r，所以R＋rg＋R0＋r＝EIg＝1.5300×10－6＝5kΩ，当指针指在刻度中央(中值电阻)时，被测电阻为Rx，则Ig2＝ER＋rg＋R0＋r＋Rx，Rx＝5kΩ.[答案]BIg＝ER＋rg＋R0＋r是此类问题中的隐含条件．1．若某欧姆表表头的满偏电流为5mA，内装一节干电池，电动势为1.5V，那么该欧姆表的内阻为________Ω，待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针偏在满刻度的34处，则待测电阻的阻值为________Ω。解析：将红、黑表笔短接，调节调零电阻的阻值，当电流满偏时Ig＝ERg＋r＋R0，欧姆表的内阻：R内＝Rg＋r＋R0＝EIg＝1.55×10－3Ω＝300Ω.当电流为34Ig时，有34Ig＝ER内＋Rx，即：R内＋Rx＝4E3Ig＝400Ω，故Rx＝100Ω.答案：300100多用电表的使用方法1．直流电压测量：将选择开关旋至欲测量的直流电压挡，再将测试表笔跨接在被测电压的两端，读数视第二条刻度线(如图)．2．直流电流测量：将选择开关旋至欲测量的直流电流挡，再将测试表笔串联在电路中，读数视第二条刻度线(如图)．3．电阻测量(1)测电阻的步骤①机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动调零螺丝，使指针指零．②选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位．③欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处．④测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．⑤测另一电阻时重复(2)(3)(4)．⑥实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)应注意的问题①多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度处，若有偏差，应进行机械调零．②测量时手不要接触表笔的金属部分，测量电路中的电阻时应将其与其他元件和电源断开，否则所测为待测电阻与其他元件电阻连接后的等效电阻，测得的电阻值有可能变小．③合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近(可参考指针偏转在R中5～5R中的范围)．若指针偏角太大，应改换低挡位，若指针偏角太小，应改换高挡位．每次换挡后均要重新欧姆调零，读数时将指针示数乘以挡位倍率．④实际应用中要防止超出量程，不能测额定电流极小的用电器的电阻(如灵敏电流表的内阻)．⑤测量完毕后应拔出表笔，选择开关置“OFF”挡或交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏电．[特别提醒](1)测量电压、电流时应将指针指在13～23刻度为宜．(2)无论使用多用电表测电压、电流还是电阻，电流都是从红表笔流入，黑表笔流出．(3)欧姆表接入电阻后，如果指针偏角很小，表明被测电阻阻值很大．[典例2]多用电表表头的示意图如图，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，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．[思路点拨]测电压、电流，读数要看第二条刻度线．[尝试解答]多用电表可以测直流电压、电流，交流电压，电阻．测电压、电流时与电压表、电流表的使用方法相同，选择的挡位是最大量程；而选择测电阻挡位时，指针指示的数值乘以倍率便得测量值．[答案](1)直流电压1.25V(2)直流电流50mA(3)电阻1.7kΩ(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交流电压最高挡(6)红正注意要测量的量，正确选择挡位，测量电阻时每次换挡需重新调零．2．用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至“×100Ω”的挡时，测量时指针停在刻度盘0Ω附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供选择的步骤：A．将两根表笔短接B．将选择开关拨至“×1kΩ”挡C．将选择开关拨至“×10Ω”挡D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数E．调节调零电阻，使指针停在0Ω刻度线上F．将选择开关拨至交流电压最高挡上将上述中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理的顺序是________(填写步骤的代号)；若操作正确，上述D步骤中，指针偏转情况如图所示，则此未知电阻的阻值Rx________．解析：用多用电表的欧姆挡测未知电阻时，指针停在中值(中心位置)附近时测量误差较小，当用“×100Ω”的挡测量时，指针停在0Ω附近，说明该待测电阻的阻值相对该挡比较小，为了提高测量精度，应换低倍率“×10Ω”的挡来测量，换挡之后，必须重新调零，之后再接入未知电阻进行测量和读取数据，测后暂不使用此多用电表，应将选择开关置于交流电压最高挡上，这是为了安全，保证电表不受意外损坏，如下次再使用这个表测电流、电压等其他量时，一旦忘了选挡，用交流电压最高挡虽然测不出正确结果，但不会把电表烧坏．答案：CAEDF160Ω用多用电表探测黑箱内的电学元件1．电阻、电容、二极管的特点项目特点电阻无极性，即正向和反向电阻相等电容用欧姆表测电阻时，起初电阻很小，然后逐渐增大直至无穷大二极管具有单向导电性，即正向电阻较小，而反向电阻很大或接近无穷大2.可用多用电表的欧姆挡测它们的正反电阻加以鉴别(1)若正反电阻均无穷大，则是电容器；(2)若正反电阻均为某一个定值，则是电阻；(3)若正反测量，一次电阻很大，而另一次电阻很小，则是二极管．[特别提醒]用欧姆表测黑箱内各接点间的电阻前，必须先用电压挡测量各接点间的电压，看是否有电源，有电源的接点间绝不能再用欧姆表进行测量．[典例3]如图黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件，现用多用电表来探测。第一步用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；第二步用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变；第三步用欧姆挡测量，黑表笔