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实验九练习使用多用电表实验微讲座3电学实验一、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.二、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：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，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、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，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.多用电表的内部构造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.如图所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相对应的测量端.3.多用电表测电阻阻值的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.4.电流表与电压表的改装表头除能改装为欧姆表外，还能改装为电压表和大量程电流表.如下表名称原理改装原理图量程及电阻R改装电压表串联电阻分压U＝Ig（Rg＋R）所以R＝UIg－Rg大量程电流表并联电阻分流IgRg＝（I－Ig）R所以R＝IgI－IgRg三、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.四、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.6.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”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，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“×10”挡，重新进行欧姆调零.（5）再将两表笔分别接触阻值为几百欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较.（6）选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零.（7）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.（8）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.7.探索黑箱内的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，反接时示数很大应用挡位现象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固定示数五、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、0.001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.六、注意事项1.表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向.2.区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮.3.测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联.4.测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零.5.由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率.6.使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆.7.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表.8.如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出.9.在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管.七、误差分析1.电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池.2.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.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.4.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.5.读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数.对实验原理与操作的考查【典题例析】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.（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_______，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]机械调零应旋动S，使指针对准I＝0或Ω＝∞.欧姆调零应旋动T，使指针对准电阻的“0刻线”.指针偏转角度小，说明待测电阻大，所选倍率小，应改选更大的倍率，重新进行欧姆调零，所以应按ADC顺序操作.[答案]（1）S（3）T0刻线（4）ADC在练习使用多用电表的实验中：（1）某同学连接的电路如图所示.①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过_______的电流；②若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_______的电阻；③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是_______两端的电压.④在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，_______.A.若双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B.若测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量C.若选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值等于250ΩD.若欧姆表内的电池使用时间太长，电池电动势变小，内阻变大，虽然完成调零，但测量值将略偏大（2）如图所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝200μA，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＝_________.解析：（1）①选择开关对准直流电流挡，闭合S，此时测得的是通过R1的电流.②断开S，选择开关对准欧姆挡，此时测得的是R1、R2串联的电阻.③开关对准直流电压挡，闭合S，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，R1＝0，此时测得的是R2两端的电压.④双手捏住两表笔金属杆，并联了一个人体电阻，测量值将偏小，选项A错误；测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，读数偏大，须增大倍率，使指针偏在中央附近，选项B错误；欧姆表的刻度不均匀，左密右疏，选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于250Ω，选项C错误；电池电动势E变小，调零后R内变小，测量值将略偏大，选项D正确.（2）电流从红表笔流进多用电表，与A连接的是红表笔，指针指在刻度盘的正中央，待测电阻等于欧姆表内阻，则Rx＝EIg＝7.5kΩ.答案：（1）①R1②R1、R2串联③R2④D（2）红7.5kΩ对实验数据处理与误差分析的考查【典题例析】（2019·浙江省选考十校联盟）某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线若干.回答下列问题：（1）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点.（2）将图中多用电表的红表笔和________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端.（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图甲所示，这时电压表的示数如图乙所示.多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V.从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.（5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示.根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.[解析]（1）欧姆表调0前，需要将两表笔短接.（2）应用多用电表的欧姆挡时，电流从黑表笔流出，所以黑表笔接电压表正极，即黑表笔接2，红表笔接1.（3）欧姆表选用的倍率是×1k，欧姆表的读数15.0×1k＝15.0kΩ；电压表量程5V，最小分度0.1V，读数时需要估读一位，为3.60V.（4）当滑动变阻器的阻值为0时，欧姆表所测的电阻即为电压表的内阻，所以为12.0kΩ.（5）设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第（3）、（4）问可知ER＋15.0kΩ＝3.60V12.0kΩ，ER＋12.0kΩ＝4.00V12.0kΩ，两式联立解得：E＝9.00V，R＝15.0kΩ.[答案]（1）短接（2）1（3）15.03.60（4）12.0（5）9.0015.0有一内阻未知（20～60kΩ）、量程0～10V的直流电压表.（1）某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量上述电压表的内阻，该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的选择开关拨至倍率________（选填“×10”“×100”或“×1k”）挡.先将红、黑表笔短接调零后，选用图甲中________（选填“A”或“B”）方式连接.甲（2）在实验中，欧姆表和电压表的指针分别如图乙、丙所示，某同学读出欧姆表的读数为_________Ω，这时电压表的读数为_________V.计算出欧姆表中电池的电动势为_________V.解析：因为欧姆表电阻值的中间值为30，欧姆表指针指中央刻度附近时，读数误差小，所以欧姆表的选择开关应拨到×1k挡，因为欧姆表的黑表笔与欧姆表内部电源的正极相连，所以测量电路应该选A；由题图可知：欧姆表读数为40×1kΩ＝40kΩ；电压表读数为U＝5.0V；根据闭合电路欧姆定律和串联电路特点：U40＝E40＋30，解得E＝8.75