第6講　實(shí)驗(yàn)：用多用電表測量電學(xué)中的物理量

第6講實(shí)驗(yàn)：用多用電表測量電學(xué)中的物理量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解多用電表的構(gòu)造和原理，掌握多用電表的使用方法。2．會使用多用電表測電壓、電流及電阻。3．會用多用電表檢測二極管、探索黑箱中的電學(xué)元件。二、實(shí)驗(yàn)原理1．多用電表的工作原理：閉合電路的歐姆定律、電路的串聯(lián)與并聯(lián)。2．認(rèn)識多用電表：下圖是一種多用電表的外形圖。表的上半部分為表盤，下半部分是選擇開關(guān)，開關(guān)周圍標(biāo)有測量功能的區(qū)域及量程。3．二極管的單向?qū)щ娦?1)晶體二極管：由半導(dǎo)體材料制成的，它有兩個極，即正極和負(fù)極，它的符號如圖甲所示。(2)晶體二極管具有單向?qū)щ娦裕寒?dāng)給二極管加正向電壓時，它的電阻很小，電路導(dǎo)通，如圖乙所示；當(dāng)給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示。三、實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．觀察多用電表：觀察多用電表的外形，認(rèn)識選擇開關(guān)的測量項(xiàng)目及量程。2．機(jī)械調(diào)零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。3．將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。4．測量小燈泡的電壓和電流。(1)按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓。(2)按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關(guān)置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流。5．測量定值電阻(1)根據(jù)被測電阻的估計(jì)阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不指在歐姆表的“0”刻度，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處。(2)將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)。(3)讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率，即得測量結(jié)果。6．測量完畢，將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。五、數(shù)據(jù)處理1．測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。記錄電阻讀數(shù)時一般用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。2．測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數(shù)時應(yīng)讀到最小刻度的下一位；若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可。六、注意事項(xiàng)1．使用前要機(jī)械調(diào)零。2．兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”。3．測電阻時(1)指針指在中值附近較準(zhǔn)，否則換擋。(2)每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。(3)讀出示數(shù)要乘以倍率。4．使用完畢，選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電池。七、誤差分析1．偶然誤差(1)估讀時易帶來誤差。(2)表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會使誤差增大。2．系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后，電動勢會減小，內(nèi)阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換電池。(2)測電流、電壓時，由于電表內(nèi)阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實(shí)值。一、基礎(chǔ)考法保住分考查點(diǎn)(一)多用電表的原理1.電流表改裝成歐姆表的電路如圖所示，兩表筆直接相連時，指針指在表盤刻度“5”上。兩表筆之間接有600Ω的電阻時，指針指在刻度“1”上。求刻度“3”應(yīng)標(biāo)注的電阻值R。答案：100Ω2．某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50μA刻度?？蛇x用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖(a)中的實(shí)物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為________Ω；滑動變阻器選________(填“R1”或“R2”)。(2)刻度歐姆表表盤通過計(jì)算，對整個表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖(b)所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為________、________。(3)校準(zhǔn)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量。若校準(zhǔn)某刻度時，電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω。解析：(1)實(shí)物連線如圖所示。答案：(1)見解析圖900

R1

(2)45

5(3)0

35000.0考查點(diǎn)(二)多用電表的使用3．在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)使用多用電表的歐姆擋粗略測量一定值電阻的阻值Rx，先把選擇開關(guān)旋到“×10”擋位，測量時指針偏轉(zhuǎn)如圖1所示。以下是接下來的測量過程：a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度，然后斷開兩表筆b．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處(或“OFF”擋)，并拔出兩表筆c．將選擇開關(guān)旋到“×1”擋d．將選擇開關(guān)旋到“×100”擋e．將選擇開關(guān)旋到“×1k”擋f．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開兩表筆以上實(shí)驗(yàn)步驟中的正確順序是______________(填寫步驟前的字母)。(2)重新測量后，指針位于如圖2所示位置，被測電阻的測量值為______Ω。(3)如圖3所示為歐姆表表頭，已知電流計(jì)的量程為Ig＝100μA，電池電動勢為E＝1.5V，則該歐姆表的內(nèi)阻是______kΩ，表盤上30μA刻度線對應(yīng)的電阻值是______kΩ。解析：(1)因?yàn)樵凇啊?0”擋時，指針偏轉(zhuǎn)角度過小，即被測電阻較大，所以應(yīng)選用較大倍率擋位測量，故先將選擇開關(guān)旋到“×100”擋；后歐姆調(diào)零，即將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度，然后斷開兩表筆；再將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開兩表筆；最后歸位，即旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處(或“OFF”擋)，并拔出兩表筆。所以操作順序是dafb。(2)題圖2中指針讀數(shù)為22.0，由(1)可知?dú)W姆表倍率為“×100”，故被測電阻的測量值為22.0Ω×100＝2200Ω。答案：(1)dafb

(2)2200

(3)15

35

(4)200

8二、創(chuàng)新考法不失分創(chuàng)新角度(一)應(yīng)用多用電表檢測二極管將多用電表的選擇開關(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當(dāng)黑表筆接“正”極，紅表筆接“負(fù)”極時，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負(fù)極。[創(chuàng)新訓(xùn)練]1．用多用電表歐姆擋“×100”測試三只晶體二極管，其結(jié)果依次如圖甲、乙、丙所示。由圖可知，圖_____中的二極管是好的，該二極管的正極是____端。解析：由題圖甲所示可知，二極管正反向電阻都很大，二極管是壞的；由題圖丙所示可知，二極管正反向電阻都很小，二極管是壞的；由題圖乙所示可知，二極管反向電阻很大，正向電阻很小，二極管是好的，當(dāng)a與“－”插孔相連時二極管電阻很小，則a端是二極管的正極，b是二極管負(fù)極。答案：乙a2．某同學(xué)用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：(1)檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。(2)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)撥至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯?3)將紅、黑表筆________，進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)測反向電阻時，將______表筆接二極管正極，將______表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。(5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤________(填“左側(cè)”“右側(cè)”或“中央”)；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)(3)、(4)。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)撥向__________位置。解析：(3)將紅、黑表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)測反向電阻時，將紅表筆接二極管正極，將黑表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。(5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤中央。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)拔向“OFF”或交流電壓最高擋位置。答案：(3)短接(4)紅黑(5)中央(6)“OFF”或交流電壓最高擋創(chuàng)新角度(二)應(yīng)用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù)說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時示數(shù)很小，反接時示數(shù)很大電容器歐姆擋指針先指“0”后逐漸增大到“∞”電感線圈歐姆擋示數(shù)由“∞”逐漸減小到某一較小固定示數(shù)[創(chuàng)新訓(xùn)練]3.如圖所示的黑盒子有三個接線柱，用多用電表歐姆擋探究其內(nèi)部電路。當(dāng)黑、紅表筆分別接觸1、2時電表指針發(fā)生瞬間偏轉(zhuǎn)后又偏轉(zhuǎn)消失；當(dāng)黑、紅表筆分別接觸2、3時電表指針發(fā)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)角度；當(dāng)紅、黑表筆分別接觸2、3時電表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則黑盒內(nèi)電路可能(

)解析：當(dāng)紅、黑表筆分別接觸1、2時電表指針發(fā)生瞬間偏轉(zhuǎn)后又偏轉(zhuǎn)消失，說明1、2之間有電容器；當(dāng)黑、紅表筆分別接觸2、3時電表指針發(fā)生穩(wěn)定的偏轉(zhuǎn)角度，當(dāng)紅、黑表筆分別接觸2、3時電表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明2、3之間有二極管，且正極與2連接，則黑盒內(nèi)電路可能是選項(xiàng)A。答案：A4.如圖甲所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器等元件，但任兩個接線柱間最多只連接有一個元件。(1)某同學(xué)要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應(yīng)該是__________。A．用多用電表的電阻擋測量任意兩接線柱間的電阻B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流(2)探測結(jié)果表明，黑箱里沒有電源，并測得任兩個接線柱間的電阻如下表所示：紅表筆ABACBC黑表筆BACACB測得阻值/Ω20020011.2k27011k70由此可以判斷，黑箱里的元件一定有__________________，用電路元件符號在圖甲所示線框內(nèi)畫出黑箱中的電路連接。(3)多用電表的表盤如圖乙所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進(jìn)黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應(yīng)是__________(填“×1k”“×100”或“×10”)。解析：(1)因黑盒子內(nèi)部可能有電源，則不能先用多用電表的歐姆擋測量，可先用電壓擋判斷內(nèi)部是否有電源，故選B。(2)根據(jù)題表中的測量值可以斷定：A、B間肯定有電阻，B、C之間肯定有二極管，A、C間肯定有電阻和二極管的串聯(lián)，電路連接如圖：(3)在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從C接線柱流進(jìn)黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，指針應(yīng)指在中值附近，測電阻的擋位選擇的應(yīng)是“×1k”。答案：(1)B

(2)電阻、二極管電路連接見解析(3)C

×1k創(chuàng)新角度(三)應(yīng)用多用電表檢測電路故障1．?dāng)嗦饭收系臋z測方法(1)用直流電壓擋①將電壓表與電源串聯(lián)，若電壓表示數(shù)不為零，說明電源良好，若電壓表示數(shù)為零，說明電源損壞。②在電源完好時，再將電壓表與外電路的某部分電路并聯(lián)。若電壓表示數(shù)等于電源電動勢，則說明該部分電路中一定有斷點(diǎn)(該部分電路以外的電路是通路)，通過逐步縮小與電壓表的并聯(lián)范圍，直至并聯(lián)范圍包含唯一元件時找到斷路點(diǎn)。(2)用直流電流擋將電流表串聯(lián)在電路中，若電流表的示數(shù)為零，則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。(3)用歐姆擋檢測將各元件與電源斷開，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值(或有電流)說明元件完好，若電阻無窮大(或無電流)說明此元件斷路。2．短路故障的檢測方法將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，說明電源被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。[創(chuàng)新訓(xùn)練]5.某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖甲所示，該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測電路的a、b點(diǎn)。(1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時多用表指示如圖乙所示，讀數(shù)為________V，說明題中________正常。(選填：蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)(2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開開關(guān)時，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用電表指示仍然和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是________。(選填：蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)解析：(1)斷開開關(guān)，多用電表直接測量