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2019-2020学年新培优同步教科版物理选修3-1_第2章直流电路 7. 学生实验:练习使用多用电表_图文


7.学生实验:练习使用多用电表

1.知道欧姆表的测量原理. 2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点. 3.通过实验操作学会使用多用电表测电压、电流和电阻,并能利 用多用电表判断二极管的正负极.

一、认识多用电表 1.欧姆表 (1)功能:用来直接测电阻的仪表. (2)改装原理:欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装的,改装电路 如图所示.

①当红、黑表笔不接触时,电流表示数为零,表头指针不偏转,相

当于被测电阻无穷大.

②当红、黑表笔短接时,调节R0,使指针满偏,相当于被测电阻是

零,此时有 Ig=

.
g ++0

③当红、黑表笔接电阻

Rx

时,通过表头的电流

I=

g ++0+

,

每一个 对应一个电流, 在刻度盘上标出与对应的 的值, 这样在

刻度盘上就可直接读出待测电阻的阻值.

用欧姆表测电阻,测出的阻值准确吗? 提示:用欧姆表只能粗略测量电阻的大小.

2.多用电表 (1)实质:让电流表、电压表、欧姆表共同使用一个表头组装而成 的. (2)功能
①测电流:这时表头并联有分流电阻,并联不同的分流电阻就成
为不同量程的电流表.
②测电压:这时表头串联有分压电阻,串联不同的分压电阻就成
为不同量程的电压表.
③测电阻:这时表头串联了电池和调零电阻.

(3)构造:如图所示,表的上半部分是表头,表头的表盘上有电流、 电压、电阻等多种刻度,其中最下面一行是交流电压表的刻度,最 上面一行是欧姆表的刻度,这两个刻度是不均匀的,其余各种刻度 都是均匀的;表的下半部分的中心是选择开关,周围标有测量功能 的区域及量程(或倍率).

二、练习使用多用电表
1.测电流(以测量1.5 V干电池与200 Ω 电阻串联的回路为例) (1)选择直流电流挡合适的量程. (2)将被测电路导线断开一端,把多用电表串联在电路中,且让电 流从红表笔流入,黑表笔流出. (3)读数时,首先要认清刻度盘上的最小刻度. 2.测电压(以测1.5 V干电池的电压为例) (1)选择直流电压挡合适的量程. (2)将电表与被测电路并联,并要注意电表的极性.

3.测电阻 (1)机械调零:测量前,先检查表针是否停在左端的“0”位置,如果没 有停在“0”位置,应用小螺丝刀轻轻地转动表盘下面中间的定位螺 丝,使指针指零,通常称为机械调零.然后将红表笔和黑表笔分别插 入正(+)、负(-)测试笔插孔. (2)选挡:把选择开关旋到欧姆挡上,并根据估测电阻的大小,选择 好选择开关的倍率. (3)电阻调零:把两根表笔接触,调整欧姆挡的调零旋钮,使指针指 在电阻刻度的零刻度上.(注意:电阻挡的零点在刻度的右端) (4)测量与读数:把两只表笔分别与待测电阻的两端相接,进行测 量,表针示数乘以量程倍率数,即为待测电阻的阻值. (5)实验完毕,应将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF” 挡或交流电压最高挡,如果欧姆表长期不用,应取出表内的电池.

4.判断二极管的正、负极 首先选择电阻挡的适当量程,让两只表笔分别接触二极管的两根 引线,然后变换两表笔位置再次与二极管的两根引线接触.通过测 量可知,电阻较小时接触黑表笔的一端是正极,另一端是负极(注意 黑表笔与表内电池正极相连,红表笔与表内电池负极相连).
用多用电表测电阻时,发现指针偏角太小,如果要使偏角变大些, 应怎样变换倍率?
提示:换用大一些倍率.选用较大倍率时,示数将变小,偏角变大.

探究一 探究二 探究三
对欧姆表工作原理的进一步理解 欧姆表内部电路如图所示,改装原理是闭合电路欧姆定律.

探究一 探究二 探究三

根据闭合电路欧姆定律可知

I=

(0++g )+

,

式中0 、、g 均为定

值电阻, 不同的对应不同的电流, 但电流和被测电阻不是正 比关系, 所以电阻值的刻度是不均匀的. 若在刻度盘上直接标出与 电流对应的电阻 值, 就可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的 阻值.
欧姆表的零刻度位置在表盘的右端,即满偏电流处.

探究一 探究二 探究三

2.欧姆表的中值电阻

中值电阻是指电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的电阻



Rx.由闭合电路欧姆定律知,当电流指到中央时

I=

g 2

,

又因为g

=

g ++0

,

=

g ++0+

,

所以中

=

g

+



+

0.

而g

+



+

0表示

欧姆表的内阻, 即中值电阻等于欧姆表的内阻.

探究一 探究二 探究三
用多用电表测量电阻 1.测量步骤 (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 动调零定位螺丝,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,调整调零电阻旋钮,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)测另一电阻需要换挡时重复(3). (6)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.

探究一 探究二 探究三
2.注意事项 (1)选挡后要进行欧姆调零. (2)换挡后要重新欧姆调零. (3)被测电阻要与电源、其他元件分离,不能用手接触表笔的金属 杆. (4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率. (5)使用后,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”挡 或交流电压最高挡. (6)若长期不用,应把电池取出.

探究一 探究二 探究三
“电学黑箱”问题 1.“电学黑箱”的种类 一般有四种: (1)纯电阻黑箱; (2)纯电源黑箱; (3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱; (4)含电容器、二极管的黑箱.

探究一 探究二 探究三

2.常见元件的特性及测量现象

元件 符号

特性

电阻

不分极性,正向、反向电阻大小相等

二极管 电容 电源

单向导电性,正向、反向电阻差值很大
直流电路中相当于断路,欧姆表测量时指针 先偏转,又回到“∞”刻度 提供电压,用电压表测量,如果在两测量点 间电压最大,说明两点间有电源

探究一 探究二 探究三
3.用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后,再根据各接点间 的测量数据进行逻辑推理,最后确定出元件的位置和连接方式.

【例题1】 把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图 如图所示,其中电池的电动势E=1.5 V.经改装后,若将原电流表 3 mA 刻度处的刻度值定为零位置,则 2 mA 刻度处应标多少阻值?当 用它测量某电阻时,指针恰好指在中间位置,被测电阻为多少?
思路:

解析:把电源内阻、电流表内阻和调零电阻等效成一个电阻R内



Ig=





R内

=

g

=

1.5 3×10-3

Ω

=500

Ω



2 3

g

=

内+1

,

得R1=

3 2g

?

内=250

Ω

中间位置即电流为 1 g的位置

2

则 g
2

=

内+2

, 得R2=R

内=500

Ω

.

答案:250 Ω ,500 Ω

反思解决这类问题时:

(1)求解出欧姆表的内阻;

(2)利用欧姆定律再求被测电阻.

触类旁通若例题1中指针指在1 mA处,被测电阻又是多大?

答案:1 000 Ω

【例题2】 用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到表上的选 择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:
乙 甲

(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

(5)指针偏转如图乙所示,则待测电阻阻值为

.

解析:旋动部件S,可以完成机械调零,即使指针对准电流的0刻线 (表盘左端);旋动部件T可进行欧姆调零,欧姆调零时,应使指针对准 电阻的0刻线(表盘右端);测电阻时,如果发现指针偏角太小,表明示 数过大,应换用大倍率的挡位,正确的顺序应为A、D、C;由指针所
指刻度和选用的倍率可知,待测电阻阻值为1.7×104 Ω . 答案:(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC (5)1.7×104 Ω

【例题3】 把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,试在虚线框内画出盒内元件 的符号和电路.

红表笔 黑表笔
阻值

A C
有阻值

C

C

A

B

阻值同 AC 测量值

很大

B C
很小

A B
很大

B
A 接近 AC 间电阻

解析:由于A、C间与C、A间电阻相同,所以知A、C间只有电阻, 没有二极管.C、B与B、C间电阻一个很大,另一个很小,说明C、B 间只有二极管,且正极与C连接.A、B间电阻很大,B、A间电阻接近 A、C间电阻,说明A、B间是电阻与二极管串联.电路结构如图所示.
答案:见解析



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