多用電表的原理及使用(學(xué)生版)

實(shí)驗(yàn)十二多用電表的原理及使用[人教版必修第三冊(cè)]1.認(rèn)真閱讀教材第十二章第2節(jié)的【拓展學(xué)習(xí)】，理解歐姆表的原理。若Rx=RΩ時(shí)，指針?biāo)傅奈恢?。并指出紅黑兩支表筆分別接內(nèi)部電源的哪個(gè)電極。2.認(rèn)真閱讀教材第十一章第5節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)你描述歐姆擋刻度的特點(diǎn)。測(cè)量小燈泡的電壓、通過小燈泡的電流、測(cè)電阻時(shí)，紅表筆和黑表筆哪支表筆電勢(shì)高。3.教材第十二章第2節(jié)的【拓展學(xué)習(xí)】，歐姆表的原理運(yùn)用了什么科學(xué)思想方法？4.請(qǐng)完成教材第十一章第5節(jié)【練習(xí)與應(yīng)用】T1。5.請(qǐng)完成教材第十一章第5節(jié)【練習(xí)與應(yīng)用】T2?？键c(diǎn)一多用電表的原理和結(jié)構(gòu)一、歐姆表原理(多用電表測(cè)電阻原理)1.構(gòu)造如圖1所示，歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成。圖1歐姆表內(nèi)部：電流表、電池、調(diào)零電阻串聯(lián)。外部：接被測(cè)電阻Rx。全電路電阻R總＝Rg＋R＋r＋Rx。2.工作原理閉合電路的歐姆定律I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)。3.刻度的標(biāo)定紅、黑表筆短接(被測(cè)電阻Rx＝0)時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達(dá)到，這一過程叫歐姆調(diào)零。(1)當(dāng)I＝Ig時(shí)，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標(biāo)為。(圖甲)(2)當(dāng)I＝0時(shí)，Rx→∞，在I＝0處標(biāo)為。(圖乙)(3)當(dāng)I＝eq\f(Ig,2)時(shí)，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻值等于歐姆表的，Rx叫中值電阻。二、多用電表1.外部構(gòu)造多用電表可以用來測(cè)電流、電壓和電阻，其表面結(jié)構(gòu)如圖所示。其表面分為上、下兩部分，上半部分為表盤，共有三行刻度線，最上面的刻度線的左端標(biāo)有“∞”，右端標(biāo)有“0”，是用于測(cè)電阻的，其刻度是不均勻的，從右向左越來越密；中間的刻度線是用于測(cè)直流電流、直流電壓和交變電壓，其刻度是分布均勻的；最下面一條刻度線左側(cè)標(biāo)有～”，是交流專用，其刻度是不均勻的。多用電表表面的下半部分為選擇開關(guān)，周圍標(biāo)有測(cè)量功能的區(qū)域和量程。將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋，多用電表就測(cè)量電流；當(dāng)選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到其他功能區(qū)域時(shí)，就可測(cè)量電壓或電阻。多用電表表面還有一對(duì)正、負(fù)插孔，插“＋”插孔，插“－”插孔。插孔上面的旋鈕叫歐姆調(diào)零旋鈕，用它可進(jìn)行。另外，在表盤和選擇開關(guān)之間還有一個(gè)指針定位螺絲，即機(jī)械調(diào)零旋鈕，用它可以進(jìn)行，即旋轉(zhuǎn)該調(diào)零螺絲，可使指針(在不接入電路中時(shí))指在左端“0”刻線。2.內(nèi)部構(gòu)造多用電表是由一個(gè)小量程的電流表與若干元件組成的，如圖所示，每進(jìn)行一種測(cè)量時(shí)，只使用其中一部分電路，其他部分不起作用。如圖中1、2為測(cè)量端，其中接1為大量程；5、6為測(cè)量端，其中接6為大量程；3、4為測(cè)量端，其中接4為大倍率。測(cè)量時(shí)，黑表筆插入“－”插孔，紅表筆插入“＋”插孔，并通過選擇開關(guān)接入與待測(cè)量相對(duì)應(yīng)的測(cè)量端。3.多用電表測(cè)電流、電壓和電阻的原理(1)直流電流擋：直流電流擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭并聯(lián)或混聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電流表。(2)直流電壓擋：直流電壓擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭串聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電壓表。(3)歐姆擋：歐姆擋的幾個(gè)倍率擋，實(shí)際是由同一表頭連接在不同電源和電阻的電路中而組成的幾個(gè)倍率不同的歐姆表。(2021年1月新高考8省聯(lián)考·江蘇卷)電流表改裝成歐姆表的電路如圖所示，兩表筆直接相連時(shí)，(2022·山西太原第二次模擬)某同學(xué)用一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為的干電池，將量程為0～1mA，內(nèi)阻為90Ω的表頭改裝成倍率分別為“×1”和“×10”的雙倍率歐姆表：(1)設(shè)計(jì)電路如圖a所示，可知紅表筆應(yīng)為_______(填“A”或“B”)；(2)分析可知當(dāng)K撥到__________(填“1”或“2”)時(shí)倍率為“×10”；(3)改裝后表盤的刻度如圖b所示。已知?dú)W姆擋的中央刻度為“15”，則圖a中定值電阻R1＝_______Ω、R2＝__________Ω；(4)改裝完成后，將K撥到“×10”擋，將紅、黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后測(cè)量R的值，若指針指向eq\f(1,3)Ig位置，則Rx＝_________Ω。若由于電池老化，實(shí)際電動(dòng)勢(shì)降為，則待測(cè)電阻的測(cè)量值________(填“大于”“小于”或“等于”)Rx的真實(shí)值。多用電表的測(cè)量誤差1.偶然誤差(1)歐姆表的表盤刻度不均勻，估讀時(shí)易帶來誤差。(2)由于歐姆表刻度的非線性，表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會(huì)使誤差增大，因此要選用恰當(dāng)倍率擋位，使指針指在中值附近。(3)讀數(shù)時(shí)的觀察易造成偶然誤差，要垂直表盤正對(duì)指針讀數(shù)。2.系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后，電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小，內(nèi)阻會(huì)變大，致使電阻測(cè)量值偏大，要及時(shí)換電池。(2)測(cè)電流、電壓時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響，測(cè)得的電流、電壓值均小于真實(shí)值。注意事項(xiàng)(1)認(rèn)識(shí)歐姆表刻度盤不同于電壓表、電流表刻度盤，左∞右0：電阻無限大與電流、電壓零刻度重合，電阻零刻度與電流、電壓最大刻度重合?？潭炔痪鶆颍鹤竺苡沂?。(2)歐姆擋是倍率擋，即測(cè)量結(jié)果等于讀出的示數(shù)再乘以擋位的倍率。電流、電壓擋是量程范圍擋。在不知道待測(cè)電阻的估計(jì)值時(shí)，應(yīng)先從中等倍率開始試測(cè)，指針偏角太小，換大倍率擋；指針偏角太大，換小倍率擋。(3)歐姆表的讀數(shù)：待測(cè)電阻的阻值應(yīng)為表盤讀數(shù)乘以倍率。為了減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使指針指在表盤eq\f(1,3)到eq\f(2,3)的部分，即中央刻度附近。1.某同學(xué)欲將內(nèi)阻為、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(duì)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(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝，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(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為________Ω；滑動(dòng)變阻器選________(填“R1”或“R2”)。(2)刻度歐姆表表盤通過計(jì)算，對(duì)整個(gè)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(dòng)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(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量。若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω。2.某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表。可用的器材有：微安表頭(量程100μA，內(nèi)阻900Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99999.9Ω)；導(dǎo)線若干。要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋?；卮鹣铝袉栴}：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。(2)電阻箱的阻值R1＝________Ω；R2＝________Ω。(保留到個(gè)位)3.(2022·浙江百校開學(xué)模擬)實(shí)驗(yàn)一：物理興趣小組成員小華從廢舊的電風(fēng)扇上拆下一個(gè)定值電阻，電阻上的標(biāo)稱不清楚，大概為200Ω，小華到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：電壓表V：0～3V，內(nèi)阻RV＝2000Ω；電流表A：0～20mA，內(nèi)阻RA約為20Ω；滑動(dòng)變阻器R1：0～5Ω，額定電流2A；電源E：E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)。小華通過對(duì)上述儀器的分析，發(fā)現(xiàn)可以無系統(tǒng)誤差地精確測(cè)定該電阻阻值，并準(zhǔn)確選擇了滑動(dòng)變阻器的連接方式。(1)據(jù)此，請(qǐng)不要改動(dòng)已連接的導(dǎo)線，在實(shí)物圖中把還需要連接的導(dǎo)線幫小華補(bǔ)上。(2)某次測(cè)量中電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，那么小明測(cè)得的待測(cè)電阻的精確阻值的表達(dá)式為Rx＝_______________(用題中的字母表示)。按正確連線實(shí)驗(yàn)開始前圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于______(填“左端”或“右端”)。實(shí)驗(yàn)二：某同學(xué)用量程為0～15mA的毫安表、電動(dòng)勢(shì)為3V的電池、0～的電阻箱制作了一塊簡(jiǎn)易歐姆表電路，如圖所示。(3)為制作歐姆表，_________(填“需要”或“不需要”)準(zhǔn)確測(cè)量電源的內(nèi)阻。(4)如果要設(shè)計(jì)一張歐姆表臨時(shí)刻度盤，則中值電阻值為_______Ω。按正確制作要求，圖中左側(cè)的測(cè)量表筆應(yīng)該視為________(填“紅表筆”或“黑表筆”)?？键c(diǎn)二多用電表的使用及讀數(shù)一、多用電表的使用1.觀察多用電表的外形，認(rèn)識(shí)選擇開關(guān)對(duì)應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目及量程。2.檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零刻度位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行。3.將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。4.測(cè)小燈泡的電壓和電流(1)按如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于，測(cè)小燈泡兩端的電壓。(2)按如圖乙所示連好電路，將選擇開關(guān)置于，測(cè)量通過小燈泡的電流。5.用多用電表測(cè)電阻的步驟(1)調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的。(2)選擇開關(guān)置于“Ω”擋的“×1”，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向電阻的，然后斷開表筆，再使指針指向∞刻度處。(3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，再與標(biāo)定值進(jìn)行比較。(4)選擇開關(guān)改置“×100”擋，重新進(jìn)行。(5)(6)測(cè)量完畢，將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。6.探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件應(yīng)用擋位現(xiàn)象判斷結(jié)果電壓擋兩接線柱正、反接時(shí)示數(shù)均為零歐姆擋兩接線柱正、反接時(shí)示數(shù)相同歐姆擋正接時(shí)示數(shù)很小，反接時(shí)示數(shù)很大歐姆擋指針先指向某一小阻值，后逐漸增大到“∞”電容器歐姆擋示數(shù)由“∞”逐漸減小到某一較小固定示數(shù)電感線圈7.多用電表對(duì)電路故障的檢測(cè)(1)若電路中只有斷路故障，且只有一處，斷路故障的檢測(cè)方法①用直流電壓擋a.將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)不為零，說明電源通路，若電壓表示數(shù)為零，說明電源斷路。b.在電源完好時(shí)，再將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián)。若電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)，則說明該部分電路中有斷路。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(cè)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)若電路中只有短路故障，且只有一處，短路故障的檢測(cè)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未被短路或未完全被短路。然后將電壓表逐一接到各元件兩端，根據(jù)電壓表示數(shù)是否為零，判斷各元件是否被短路。二、多用電表的讀數(shù)1.測(cè)電阻時(shí)，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字。2.測(cè)電壓和電流時(shí)，如果所讀表盤的最小刻度為1、、、等，讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到最小刻度的下一位，若表盤的最小刻度為2、、、等，或5、、、等，讀數(shù)時(shí)只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可，并按二分之一或五分之一估讀，即把最小刻度分成二等份或五等份，觀察判斷指針靠近哪一個(gè)等分線，進(jìn)而估讀到該等分線對(duì)應(yīng)的數(shù)值。在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中。(1)某同學(xué)連接的電路如圖所示：①若旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流擋，此時(shí)測(cè)得的是通過________的電流；(填元件代號(hào)，下同)②若斷開電路中的開關(guān)，旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋，此時(shí)測(cè)得的是________的電阻；③若旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓擋，閉合開關(guān)，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，此時(shí)測(cè)得的是________兩端的電壓。(2)在使用多用電表的歐姆擋測(cè)量電阻時(shí)，下列說法正確的是________。A.雙手捏住兩表筆金屬桿，測(cè)量值將偏小B.測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過大，則必需減小倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量C.選擇“×100”倍率測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測(cè)量值等于2500ΩD.更換待測(cè)電阻后，必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零課外興趣小組在一次拆裝晶體管收音機(jī)的過程中，發(fā)現(xiàn)一只發(fā)光二極管，同學(xué)們決定測(cè)繪這只二極管的伏安特性曲線，并測(cè)量其正向電壓為時(shí)的電阻值。(1)由于不能準(zhǔn)確知道二極管的正負(fù)極，同學(xué)們用多用電表的歐姆擋對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)紅表筆接A端、黑表筆接B端時(shí)，指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，反接后有明顯偏轉(zhuǎn)，則可以判斷二極管的正極是________端。(選填“A”或“B”)(2)選用下列器材設(shè)計(jì)電路并測(cè)繪該二極管的伏安特性曲線：A.待測(cè)二極管D(符號(hào))B.電源電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻較小)C.電流表A(量程0～40mA，內(nèi)阻可忽略)D.電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻為6000Ω)E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10Ω)F.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值100Ω)G.定值電阻R3(1500Ω)H.開關(guān)、導(dǎo)線若干①實(shí)驗(yàn)過程中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________；(填寫器材前字母序號(hào))②圖乙方框中畫出了部分電路圖，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材補(bǔ)充完整電路圖；③某同學(xué)以電壓表的示數(shù)U為橫坐標(biāo)，電流表的示數(shù)I為縱坐標(biāo)，測(cè)量出多組數(shù)據(jù)，描繪的圖線如圖丙所示，則當(dāng)二極管的兩端電壓為時(shí)，二極管的電阻值為________Ω。(保留三位有效數(shù)字)多用電表使用的“八大注意”(1)使用前要機(jī)械調(diào)零。(2)兩表筆在使用時(shí)，電流總是“紅進(jìn)”“黑出”。(3)選擇開關(guān)的功能區(qū)域，要分清是測(cè)電壓、電流、電阻，還要分清是交流還是直流。(4)電壓、電流擋為量程范圍擋，歐姆擋為倍率擋。(5)刻度線有三行：上為電阻專用，中間為電流、電壓直流、交流共用，下為電壓交流專用。(6)測(cè)電阻時(shí)①待測(cè)電阻與電路、電源一定要斷開。②兩手一定不要同時(shí)接觸兩表筆金屬桿。③指針指中值附近較準(zhǔn)，不能指在中值附近時(shí)需換擋。④每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。⑤讀出示數(shù)要乘以倍率才為電阻阻值。(7)測(cè)電學(xué)黑箱時(shí)，一定要先用大量程電壓擋判斷其內(nèi)部有無電源，無電源方可用歐姆擋。(8)使用完畢，選擇開關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電池。1.今年寒假，曹俊發(fā)現(xiàn)手邊的通用技術(shù)工具箱中有幾只如圖1所示的發(fā)光二極管，他對(duì)此電子元件產(chǎn)生了濃厚興趣，并開展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究。(1)利用多用電表測(cè)量其電阻①當(dāng)多用電表的紅表筆接較短的B引腳，黑表筆接較長的A引腳時(shí)，讀數(shù)如圖2所示，此時(shí)二極管的電阻約為Ω。兩表筆互換，多用電表的指針幾乎無偏轉(zhuǎn)，則二極管的正極是引腳（選填“A”或“B”）。

②由于多用電表內(nèi)的電池用了較長時(shí)間，現(xiàn)更換同品牌的新電池(電動(dòng)勢(shì)較舊電池略偏大，內(nèi)阻較舊電池偏小)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則上述①所測(cè)的電阻示數(shù)(選填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)二極管正向?qū)щ姇r(shí)伏安特性的研究①為了描述發(fā)光二極管的伏安特