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第二章恒定电流8多用电表的原理9实验：练习使用多用电表[学习目标]1.通过对欧姆表的讨论，了解欧姆表的结构和刻度特点，理解欧姆表测电阻的原理。(重点)2.了解多用电表的基本结构，通过实验操作学会使用多用电表测电压、电流和电阻。3.掌握多用电表测二极管的正、反向电阻，测电压及电流的方法，会用来探索简单黑箱中的电学元件及连接方式。(难点)自主预习探新知一、欧姆表1．内部构造欧姆表由_______改装而成，它内部主要由电流表(表头)、_____和___________三部分组成。可变电阻电流表电源2．测量原理(如图所示)(1)当红、黑表笔短接时，调节R使指针满偏，相当于被测电阻为零，此时有Ig＝。(2)当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，根据闭合电路欧姆定律可得，通过表头的电流I＝。改变Rx，电流I随着改变，因此每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。E（r＋Rg＋R）＋RxERg＋R＋r(3)当不接电阻直接将两表笔连在一起时，调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，此时有Ig＝Er＋Rg＋R，当外加电阻Rx＝R＋Rg＋r时，电流为I＝ERx＋Rg＋R′＋r＝12Ig此时电流表指针指在刻度盘中央，该电阻叫。中值电阻3．欧姆表的使用步骤(1)机械调零：欧姆表使用前一定要观察指针是否指在左端电阻∞处，若有偏差，应用小螺丝刀轻旋调零螺丝。(2)选挡：一般欧姆表都有多个挡位，测量时要进行合理选挡，使读数在中值刻度附近，若指针偏转角度较小，说明待测电阻阻值较大，应选较大倍率的挡位，反之换倍率较小的挡位。(3)电阻调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处。(4)测量：将待测电阻与别的元件断开，将红、黑表笔接在被测电阻两端进行测量。注意：不要用手接触表笔的金属杆部分。(5)读数：将刻度盘上的读数乘以选择开关所指的倍率即可得到被测电阻的阻值。(6)若要换挡测量新的电阻，需重复以上(2)～(5)步。(7)测量完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“”挡或交流电压的最高挡，长期不用时，应将欧姆表中的电池取出。OFF二、多用电表1．多用电表的用途及外部构造多用电表可以用来测量、、等，并且每一种测量都有几个量程。上半部为，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；下半部为，它的四周刻着各种测量功能和量程。选择开关电阻电流电压表盘2．多用电表的工作原理如图所示是简化的多用电表的电路图，它由表头、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及选择开关等部分组成，其中，1、2为测量端，3、4为测量端，5、6为测量端。测量时，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，并通过选择开关S接入与待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用。电压电流电阻3．用多用电表检测二极管二极管常用半导体材料制成，它有两个极，一个正极，一个负极，符号为。当给二极管加上一定的正向电压时，它的电阻值，就像一个接通的开关一样；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变得，就像断开的开关一样。二极管只允许电流沿一种方向通过，这就是二极管的。图中符号上箭头的指向表示允许电流通过的方向，用多用电表测量它的电阻时，正向电阻很小，反向电阻很大。单向导电性很小很大1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)欧姆表的红表笔接内部电源的正极。()(2)欧姆表的红表笔接内部电源的负极。()(3)欧姆表的指针张角越大，被测电阻越大。()(4)多用表的所有刻度线都是均匀分布的。()(5)应用多用表无论是测电压、测电流还是测电阻时，电流都是从红表笔流入电表。()×××√√2．如图所示的欧姆表原理的电路示意图正确的是()ABCDC[选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错误；选项A、D中表头的负极接到了电源的正极，A、D错误；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C正确。]3．(多选)关于欧姆表，下列说法正确的是()A．欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的B．由于电流和电阻成反比，所以刻度盘上的刻度是均匀的C．使用欧姆表时，选择好一定量程的欧姆挡后首先应该将两表笔短接，进行欧姆调零D．当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时，可不进行欧姆调零AC[欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，A正确；因为Ix＝E（R＋r＋Rg）＋Rx，所以Ix与Rx并不成反比关系，故刻度盘上的刻度不均匀，B错误；使用欧姆表时，每换一次挡位都需重新进行欧姆调零，C正确，D错误。]合作探究攻重难对欧姆表的进一步认识1.原理如图所示甲乙丙2．刻度标注(1)“0Ω”标注当红、黑表笔相接时(如图甲所示)，相当于被测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使Er＋Rg＋R＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为欧姆表刻度的零点。注意此时欧姆表的内阻是(r＋Rg＋R)。(2)“中值”标注保持R不变，在两表笔间接一电阻Rx时，如图丙所示，使电流表指针恰指到满刻度的一半，即Ig2处，则此时Rx＝Rg＋R＋r，称为中值电阻，等于欧姆表内电阻值。(3)“∞Ω”标注当红、黑表笔不接触时(如图乙所示)相当于被测电阻Rx＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞”点。(4)一般位置标注由闭合电路的欧姆定律知I＝ERg＋r＋R＋Rx，每一电流值都对应一电阻值Rx，将电流刻度换成对应的电阻刻度，就可直接读电阻了。(1)流过欧姆表的电流是内部电源提供的，流过电压表、电流表的电流是外电路的电源提供的。(2)使用欧姆挡测电阻时，指针的偏角越大，测量电阻值越小，指针的偏角越小，测量电阻值越大。【例1】如图所示是欧姆表的原理示意图，其中，电流表的满偏电流为300μA，电阻Rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的定值电阻R0＝50Ω，电源电动势E＝1.5V，当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？思路点拨：利用欧姆表的原理处理题干中的数据之间的关系，特别是闭合电路欧姆定律公式的应用，这是解题的关键。[解析]当电流表满偏时有Ig＝ER内其中R内为欧姆表的内阻，所以有R内＝EIg＝1.5300×10－6Ω＝5000Ω用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有12Ig＝ER内＋Rx解得Rx＝2EIg－R内＝5000Ω故测得的电阻Rx是5000Ω。[答案]5000Ω上例中，当电流是满偏电流的三分之一时，其他条件不变，则测得的Rx′是多少？提示：由13Ig＝ER内＋Rx′解得Rx′＝3EIg－R内＝1×104Ω。1．一个用满偏电流为3mA的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测量500Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间。如果用它测量一个未知电阻时，指针指在1mA处，则被测电阻的阻值为()A．1000ΩB．5000ΩC．1500ΩD．2000ΩA[设欧姆表的内阻为R内，由欧姆定律知3×10－3A＝ER内，1.5×10－3A＝ER内＋500Ω，解得R内＝500Ω，E＝1.5V，由1×10－3A＝ER内＋Rx，解得Rx＝1000Ω，A正确。]多用电表的使用方法1.机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的机械调零螺丝，使指针处于左端电流零刻度位置。2．选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。使用多用电表前如果不仔细选好挡位和量程，可能会误用“μA”“mA”或“Ω”挡去测量电压，就有烧坏多用电表的危险。3．正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔连入电路。(1)测量电压时要与电路并联。(2)测量电流时要与电路串联。(3)测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择合适的倍率挡，将两表笔短接，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。4．测量完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。【例2】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________(选填“S”“K”或“T”)，使指针对准电流的“0”刻线。(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。(3)将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________(选填“S”“K”或“T”)，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。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)使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S。(2)使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T。(3)测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应换用较大的倍率的挡位，每换一次挡位应重新调零，测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻两引线相连，因此合理顺序为ADC。[答案](1)S(2)T0刻线(4)ADC使用多用电表时的注意事项(1)极性：对于两表笔，红正黑负。(2)功能：要明白测什么，对应什么功能区。(3)调零：测电阻时需要进行两次调零，即机械调零与欧姆调零，并注意每次换挡后必须重新欧姆调零。(4)根据测量项目，选择对应的刻度盘。(5)直流电流和电压刻度是均匀的，读数时共用，但需按比例计算，如取5mA量程读数时可利用满刻度数值为“50”的刻度线，只是“50”相当于“5mA”。(6)用欧姆挡测电阻的阻值为：读数×倍率。2．某多用电表表盘的示意图如图所示，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c所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。[解析](1)若选择开关的位置如a所示，则测量的是直流电压，量程为2.5V，测量结果为1.25V。(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的是直流电流，量程为100mA，测量结果为50mA。(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的是电阻，倍率为“×100”，测量结果为17×100Ω＝1.7kΩ。[答案](1)直流电压1.25V(2)直流电流50mA(3)电阻1.7kΩ利用多用电表探测黑箱内的电学元件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【例3】有一只电阻和一只半导体二极管串联，装在盒子里。盒子外面只露出三个接线柱A、B、C，如图所示，今用多用电表的欧姆挡进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框中画出盒内元件的符号和电路。红表笔ACCBAB黑表笔CABCBA阻值有阻值阻值同AC间测量值很大很小很大接近AC间电阻[解析]由A、C间的阻值情况可知，A、C间显然为一只电阻；由B、C间阻值情况和二极管的单向导电性可知，BC间应是一只二极管，且B接负极，C接正极；由A、B间的阻值情况可进一步验证上述判断是合理的，所以盒内元件的连接情况如图所示。[答案]见解析图(1)用多用电表判断黑箱内的电学元件时，应首先用电压挡测量各接点间的电压，判断黑箱内是否含电源。(2)含电源的部分绝不能再用欧姆表进行探测。3．如图所示的黑盒子内有由导线和三个阻值均为R的电阻组成的电路，盒外有三个接线柱，测得三个接线柱间的电阻分别为R12＝0.5RR23＝RR13＝1.5R，请在图中画出盒内电阻的接线图。[解析]因为R23＝R，所以2、3之间只有1个电阻，由R12＝0.5R可知1、2之间为两电阻并联，接线图如图所示。[答