2024-2025學(xué)年高中物理第2章電路第4節(jié)認(rèn)識(shí)多用電表學(xué)案粵教版選修3-1_第1頁(yè)
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PAGE10-第四節(jié)相識(shí)多用電表[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解歐姆表的結(jié)構(gòu)和刻度特點(diǎn),理解歐姆表測(cè)電阻的原理.(重點(diǎn))2.學(xué)會(huì)運(yùn)用歐姆表測(cè)電阻.(重點(diǎn))3.理解并駕馭多用電表的工作原理.(重點(diǎn)、難點(diǎn))4.駕馭運(yùn)用多用電表測(cè)電壓、電流及推斷二極管的質(zhì)量和極性,會(huì)用其探究簡(jiǎn)潔黑箱中的電學(xué)元件及連接方式.(重點(diǎn)、難點(diǎn))一、多用電表的原理1.構(gòu)造:指針式多用電表由表頭、測(cè)量電路、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及紅、黑測(cè)量表筆等組成.2.內(nèi)部電路:(如圖所示)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)功能量程比較接入1或2電流表接1端量程大接入3或4電壓表R3<R4時(shí),接4量程大3.測(cè)直流電流和直流電壓的原理就是電路的分流和分壓原理.4.測(cè)電阻原理(1)多用電表測(cè)量電阻的原理電路如圖所示,其中R為可變電阻稱(chēng)為調(diào)零電阻.(2)當(dāng)紅、黑表筆干脆接觸時(shí),被測(cè)電阻Rx=0,調(diào)整R值使電流計(jì)的指針達(dá)到滿(mǎn)偏,即Ig=E/(r+Rg+R),所以電流表滿(mǎn)偏刻度處為電阻的零刻度線(xiàn).(3)當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí),相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx=∞.電流表指針指零,所以電流表零刻度處是電阻的“∞”位置.(4)當(dāng)紅、黑表筆間接入某一電阻Rx時(shí),電流表中的電流I=eq\f(E,R+Rg+r+Rx),因調(diào)零后R+Rg+r保持不變,所以Rx與I一一對(duì)應(yīng).若在電流表刻度盤(pán)上干脆標(biāo)出與I相對(duì)應(yīng)的Rx值,就可以從刻度盤(pán)上干脆讀出Rx值了.二、多用電表的運(yùn)用1.運(yùn)用多用電表測(cè)量電壓(1)選擇直流電壓擋合適的量程.(2)將電表與被測(cè)電路并聯(lián).2.運(yùn)用多用電表測(cè)量電流(1)選擇直流電流擋合適的量程.(2)將被測(cè)電路導(dǎo)線(xiàn)卸開(kāi)一端,把多用電表串聯(lián)在電路中,讓電流從紅表筆流入電表.(3)讀數(shù)時(shí),首先要認(rèn)清刻度盤(pán)上的量程.3.用多用電表測(cè)電阻將選擇開(kāi)關(guān)扳到歐姆擋上,此時(shí)紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極,黑表筆連接表內(nèi)電源的正極.選好量程后,先歐姆調(diào)零,然后測(cè)量.測(cè)量完畢,應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF擋.用多用電表測(cè)電壓、測(cè)電流以及測(cè)電阻時(shí),電流都是從紅表筆流入電表,從黑表筆流出電表.4.用多用電表推斷二極管的質(zhì)量及極性晶體二極管有兩個(gè)電極,一個(gè)叫正極,一個(gè)叫負(fù)極,二極管正向電阻比較小,反向電阻比較大.用多用電表可以推斷二極管的質(zhì)量,或區(qū)分它的正、負(fù)極.1.正誤推斷(1)利用多用電表既可以測(cè)電流、電壓、電阻,還可以推斷電路故障. (√)(2)多用電表是借助了閉合電路歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)制成的. (√)(3)用歐姆表測(cè)電阻,指針搖擺的角度越大,則被測(cè)電阻越大. (×)(4)運(yùn)用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí),指針搖擺角度越大,測(cè)量越精確. (×)(5)歐姆表的每一擋的測(cè)量范圍都是0~∞.(√)2.下列說(shuō)法中正確的是()A.歐姆表的每一擋的測(cè)量范圍都是0~∞B.用不同擋的歐姆表測(cè)量同一電阻的阻值時(shí),誤差大小是一樣的C.用歐姆表測(cè)電阻,指針越接近刻度盤(pán)中心,誤差越大D.用歐姆表測(cè)電阻時(shí),選不同擋位時(shí),指針越靠近右邊誤差越小A[歐姆表的每一擋的測(cè)量范圍是0~∞,所以A對(duì);用不同擋的歐姆表測(cè)量同一電阻的阻值時(shí),誤差大小是不一樣的,所以B錯(cuò);用歐姆表測(cè)電阻,指針越接近刻度盤(pán)中心,誤差越小,所以C、D錯(cuò).]3.如圖所示為多用電表電阻擋的原理圖,表頭內(nèi)阻為Rg,調(diào)零電阻為R0,電池的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,則下列說(shuō)法中不正確的是()A.它是依據(jù)閉合電路歐姆定律制成的B.接表內(nèi)電池負(fù)極的應(yīng)是紅表筆C.電阻擋對(duì)應(yīng)的“∞”刻度一般在刻度盤(pán)的右端D.調(diào)零后刻度盤(pán)的中心刻度值是r+Rg+RC[多用電表是依據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的,A對(duì);電流從黑表筆出,紅表筆進(jìn),B對(duì);“∞”刻度在刻度盤(pán)的左端,C錯(cuò);當(dāng)多用電表指針指在中間位置時(shí),eq\f(Ig,2)=eq\f(E,Rg+R+r+Rx),Ig=eq\f(E,Rg+r+R);所以Rx=Rg+R+r,即中心刻度值為r+Rg+R,D對(duì).]電表的改裝及計(jì)算1.兩表改裝對(duì)比改裝成電壓表V改裝成電流表A內(nèi)部電路擴(kuò)大后的量程UI電阻R的作用分壓分流電阻R的數(shù)值R=eq\f(U,Ig)-Rg=(n-1)Rgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n=\f(U,Ug)))R=eq\f(IgRg,I-Ig)=eq\f(Rg,n-1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n=\f(I,Ig)))電表的總內(nèi)阻RV=Rg+R=eq\f(U,Ig)RA=eq\f(RRg,R+Rg)=eq\f(IgRg,I)2.電表改裝問(wèn)題的兩點(diǎn)提示(1)無(wú)論表頭G改裝成電壓表還是電流表,它的三個(gè)特征量Ug、Ig、Rg是不變的,即通過(guò)表頭的最大電流Ig并不變更.(2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿(mǎn)偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的電壓;改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿(mǎn)偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流.【例1】某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表.可選用的器材有: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(xiàn)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.回答下列問(wèn)題:(1)在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出電路圖并標(biāo)出R1和R2,其中*為公共接線(xiàn)柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線(xiàn)柱.(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1=________Ω,R2=________Ω.(保留到個(gè)位)[解析](1)先并聯(lián)改裝電流表,再串聯(lián)改裝電壓表.(2)R1=eq\f(Ug,I-Ig)=100Ω,R2=eq\f(U-IgRg,I)=2910Ω[答案](1)如解析圖所示(2)1002910將改裝前電流表的表盤(pán)量程刻度改換成改裝后相應(yīng)電表的量程刻度,則改裝后的電壓表的表盤(pán)上顯示的是表頭和分壓電阻兩端的總電壓,改裝后的電流表表盤(pán)上顯示的是通過(guò)表頭和分流電阻的總電流.訓(xùn)練角度1.電流表的改裝1.一電流表的滿(mǎn)偏電流Ig=1mA,內(nèi)電阻Rg=200Ω,要把它改裝成一個(gè)量程為0.5A的電流表,則應(yīng)在電流表上()A.串聯(lián)一個(gè)0.4Ω的電阻B.并聯(lián)一個(gè)0.4Ω的電阻C.串聯(lián)一個(gè)200Ω的電阻D.并聯(lián)一個(gè)200Ω的電阻B[給一個(gè)小量程的電流表并聯(lián)上一個(gè)較小電阻,憑借它的分流作用可以改裝為一個(gè)大量程的電流表,A、C錯(cuò);電流表改裝時(shí)所并聯(lián)電阻大小R=eq\f(IgRg,I-Ig)=eq\f(0.001×200,0.5-0.001)Ω≈0.4Ω,故B對(duì),D錯(cuò).]訓(xùn)練角度2.電壓表的改裝2.如圖所示,雙量程電壓表由表頭G和兩個(gè)電阻串聯(lián)而成.已知該表頭的內(nèi)阻Rg=500Ω,滿(mǎn)偏電流Ig=1mA.下列說(shuō)法正確的是()A.表頭G的滿(mǎn)偏電壓為500VB.運(yùn)用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),其量程比運(yùn)用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)大C.運(yùn)用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),若量程為0~10V,則R1為9.5kΩD.運(yùn)用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),若量程為0~100V,則(R1+R2)為95kΩC[表頭G的滿(mǎn)偏電壓Ug=IgRg=500×1×10-3V=0.5V,故A錯(cuò)誤;運(yùn)用ab兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),量程為Rg與R1兩端的電壓之和,而接ac時(shí),其量程為Rg與R1和R2兩端的電壓之和,因此運(yùn)用ab兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)量程較小,故B錯(cuò)誤;運(yùn)用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),若量程為0~10V,則R1的阻值R1=(eq\f(10,1×10-3)-500)Ω=9500Ω=9.5kΩ,故C正確;運(yùn)用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),若量程為0~100V,則R1+R2=(eq\f(100,1×10-3)-500)Ω=99500Ω=99.5kΩ,故D錯(cuò).]歐姆表的原理1.歐姆表的原理(如圖所示)歐姆表的測(cè)量電阻的理論依據(jù)是閉合電路歐姆定律,所以通過(guò)表頭的電流為:I=eq\f(E,Rx+R+Rg+r),Rx與電流I一一對(duì)應(yīng),故可以將表盤(pán)上的電流值改為電阻值,就可以從表盤(pán)上干脆讀出電阻的數(shù)值,這樣就制成了一個(gè)歐姆表.其中,R也叫調(diào)零電阻,R+Rg+r為歐姆表的內(nèi)阻.2.歐姆表的刻度標(biāo)注刻度標(biāo)注方法標(biāo)注位置“0”紅、黑表筆相接調(diào)整調(diào)零電阻使指針滿(mǎn)偏被測(cè)電阻Rx=0“∞”滿(mǎn)偏電流Ig處紅、黑表筆不接觸表頭指針不偏轉(zhuǎn)被測(cè)電阻Rx=∞電流為零處中值電阻Rx=r+R+Rg刻度盤(pán)正中心“Rx”紅、黑表筆接RxIx=eq\f(E,(r+R+Rg)+Rx)Rx與Ix一一對(duì)應(yīng)與Rx對(duì)應(yīng)電流Ix處【例2】在物理課外活動(dòng)中,劉聰同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)潔的多用電表,圖甲為該電表的電路原理圖.其中選用的電流表滿(mǎn)偏電流Ig=10mA,當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)為量程250V的電壓表.該多用電表表盤(pán)如圖乙所示,下排刻度勻稱(chēng),上排刻度不勻稱(chēng)且對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)沒(méi)有標(biāo)出,C為中間刻度.甲乙丙(1)若指針在圖乙所示位置,選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí),其讀數(shù)為_(kāi)_______;選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí),其讀數(shù)為_(kāi)_______.(2)為了測(cè)選擇開(kāi)關(guān)接2時(shí)歐姆表的內(nèi)阻和表內(nèi)電源的電動(dòng)勢(shì),劉聰同學(xué)在試驗(yàn)室找到了一個(gè)電阻箱,設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn):①將選擇開(kāi)關(guān)接2,紅黑表筆短接,調(diào)整R1的阻值使電表指針滿(mǎn)偏;②將電表紅黑表筆與電阻箱相連,調(diào)整電阻箱使電表指針指中間刻度位置C處,此時(shí)電阻箱的示數(shù)如圖丙,則C處刻度應(yīng)為_(kāi)_______Ω.③計(jì)算得到表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______V.(保留兩位有效數(shù)字)(3)調(diào)零后將電表紅黑表筆與某一待測(cè)電阻相連,若指針指在圖乙所示位置,則待測(cè)電阻的阻值為_(kāi)_______Ω.(保留兩位有效數(shù)字)[解析](1)選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí)測(cè)電流,多用電表為量程是10mA的電流表,其分度值為0.2mA,示數(shù)為6.9mA;選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)測(cè)電壓,多用電表為量程250V的電壓表,其分度值為5V,其示數(shù)為173V.(2)②由圖所示電阻箱可知,電阻箱示數(shù)為0×1000Ω+1×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=150Ω;③由圖乙所示可知,指針指在C處時(shí),電流表示數(shù)為5mA=0.005A,C處電阻為中值電阻,則電表內(nèi)阻為150Ω,電源電動(dòng)勢(shì)E=IR=0.005×150×2V=1.5V.(3)依據(jù)第(1)問(wèn)可知,調(diào)零后將電表紅黑表筆與某一待測(cè)電阻相連,此時(shí)電路中的電流值為6.9mA,而表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為E=1.5V,表內(nèi)總電阻為150Ω,所以待測(cè)電阻的阻值為67Ω.[答案](1)6.9mA173V(2)②150③1.5(3)67(1)運(yùn)用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),指針的偏角越大,測(cè)量電阻值越小,指針的偏角越小,測(cè)量電阻值越大.(2)流過(guò)歐姆表的電流是自己內(nèi)部電源供應(yīng)的,流過(guò)電壓表和電流表的電流是外電路和電源供應(yīng)的.3.如圖所示是把量程為3mA的電流表改裝成多用電表的結(jié)構(gòu)示意圖,其中電池電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,經(jīng)改裝后,若將原電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置,則2mA刻度處應(yīng)標(biāo)________Ω,1mA處應(yīng)標(biāo)________Ω.[解析]電流表滿(mǎn)偏電流Ig=3mA=3×10-3A,當(dāng)將紅、黑表筆短路時(shí),電路的總電阻為(Rg+R0+r),其中Rg是電流表內(nèi)阻,R0是調(diào)零電阻,r是電池內(nèi)阻,我們將(Rg+R0+r)叫做多用電表內(nèi)阻,用R內(nèi)表示,R內(nèi)=eq\f(E,Ig)=500Ω.指針在2mA處,設(shè)待測(cè)電阻為Rx,則eq\f(2,3)Ig=eq\f(E,Rx+R內(nèi))=2×10-3=eq\f(1.5,Rx+500),得Rx=250Ω,2mA刻度處應(yīng)標(biāo)250Ω.指針在1mA處,設(shè)待測(cè)電阻Rx′,則eq\f(1,3)Ig=eq\f(E,Rx′+R內(nèi))=1×10-3=eq\f(1.5,Rx′+500),得Rx′=1000Ω,則1mA處應(yīng)標(biāo)1000Ω.[答案]2501000運(yùn)用多用電表測(cè)電阻1.運(yùn)用多用電表測(cè)電阻的步驟(1)機(jī)械調(diào)零:運(yùn)用前若表針沒(méi)有停在左端“0”位置,要用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零定位螺絲,使指針指零.(2)選擋:估計(jì)待測(cè)電阻的大小,旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋的合適擋位.(3)歐姆調(diào)零:將紅、黑表筆短接,調(diào)整調(diào)零電阻旋鈕,使指針指在表盤(pán)右端“0”刻度處.(4)測(cè)量讀數(shù):將兩表筆分別與待測(cè)電阻的兩端接觸,表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測(cè)電阻阻值.(5)測(cè)另一電阻時(shí)重復(fù)(2)(3)(4).(6)試驗(yàn)完畢,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或溝通電壓最高擋.2.測(cè)電阻時(shí)應(yīng)留意的問(wèn)題(1)選擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零.(2)換擋后要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零.(3)被測(cè)電阻要與電源、其他元件分別,不能用手接觸表筆的金屬桿.(4)被測(cè)電阻阻值等于指針示數(shù)乘以倍率.(5)運(yùn)用后,要將兩表筆從插孔中拔出,并將選擇開(kāi)關(guān)旋至“OFF”擋或溝通電壓最高擋.(6)若長(zhǎng)期不用,應(yīng)把電池取出.【例3】某人用多用電表測(cè)量電阻.(1)用已調(diào)零且選擇旋鈕指向歐姆擋“×100”位置的多用電表測(cè)某電阻阻值,依據(jù)如圖甲所示的表盤(pán),被測(cè)電阻阻值為_(kāi)_______Ω.若將該表選擇旋鈕置于直流10mA擋測(cè)電流,表盤(pán)仍如圖甲所示,則被測(cè)電流為_(kāi)_______mA.(2)現(xiàn)用已調(diào)零且選擇旋鈕指向歐姆擋“×100”位置的多用電表接著測(cè)量另一個(gè)電阻的阻值,將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)覺(jué)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,如圖乙所示,為了得到比較精確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按________的依次進(jìn)行操作.A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1K”的位置B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線(xiàn)相接,完成讀數(shù)測(cè)量D.將兩表筆短接,對(duì)電表進(jìn)行歐姆調(diào)零甲乙[解析](1)歐姆表讀數(shù)等于表盤(pán)示數(shù)乘以倍率:22×100=2200Ω;若將該表選擇旋鈕置于直流10mA擋測(cè)電流,選擇中間第三排刻度讀數(shù),則分度值為0.2mA,讀數(shù)為4.0mA;(2)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小說(shuō)明被測(cè)阻值偏大,應(yīng)換較大檔,即“×1K”檔,換擋后必需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,然后進(jìn)行測(cè)量,故依次為ADC.[答案](1)22004.0(2)ADC4.(多選)在用歐姆表測(cè)電阻的試驗(yàn)中,用“×10”擋測(cè)量一個(gè)電阻的阻值,發(fā)覺(jué)表針偏轉(zhuǎn)角度微小,正確的推斷和做法是()A.這個(gè)電阻值較小B.這個(gè)電阻值較大C.為了把電阻測(cè)得更精確一些,應(yīng)換用“×1”擋,重新測(cè)量D.為了把電阻測(cè)得更精確一些,應(yīng)換用“×100”擋,重新測(cè)量BD[用“×10”擋測(cè)量一個(gè)電阻的阻值,發(fā)覺(jué)表針偏轉(zhuǎn)角度微小,說(shuō)明所測(cè)電阻較大,所選擋位太小,為精確測(cè)量電阻阻值,應(yīng)換用“×100”擋,換擋后重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,然后再測(cè)電阻阻值,故A、C錯(cuò)誤,B、D正確.]課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)1.電流表與電阻串聯(lián)可以組成一電壓表,其量程為電流表示數(shù)達(dá)到滿(mǎn)偏電流時(shí)電流表電壓與電阻電壓的總和.2.電流表與電阻并聯(lián)可以組成一大量程電流表,其量程為電流表示數(shù)達(dá)到滿(mǎn)偏電流時(shí),電流表電流與電阻電流之和.3.利用多用電表測(cè)電流、電壓時(shí)要留意所選的量程和讀數(shù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度.4.利用多用電表測(cè)電阻時(shí),要留意選擇合適的擋位,換擋后重新進(jìn)行電阻調(diào)零.1.(多選)在運(yùn)用多用電表測(cè)電阻時(shí),以下說(shuō)法正確的是()A.運(yùn)用前檢查指針是否指在電阻擋的“∞”處B.每換一次擋位,都必需重新進(jìn)行電阻擋調(diào)零C.在外電路中,電流從黑表筆流經(jīng)被測(cè)電阻到紅表筆D.測(cè)量時(shí),若指針偏角較小,應(yīng)換倍率較小的擋位來(lái)測(cè)量ABC[用歐姆擋測(cè)量電阻時(shí),測(cè)量前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,即在電路斷路的狀況下,電流為零,看指針是否指在“Ω”刻度線(xiàn)“∞”處,A正確;換擋必需調(diào)零,B正確;電流的方向是“紅進(jìn)黑出”,即在外電路,電流從黑表筆流向紅表筆,C正確;測(cè)量時(shí),若指針偏轉(zhuǎn)很小(靠近“∞”旁邊),表明所選擇的擋位太小,導(dǎo)致示數(shù)偏大,所以應(yīng)選用倍率大一些的擋位進(jìn)行測(cè)量,D錯(cuò)誤.]2.有一只電壓表,它的內(nèi)阻是100Ω,量程為0.2V,現(xiàn)要改裝成量程為10A的電流表,電壓表上應(yīng)()A.并聯(lián)0.002Ω的電阻B.并聯(lián)0.02Ω的電阻C.并聯(lián)50Ω的電阻D.串聯(lián)4900Ω的電阻B[擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=eq\f(I,Ig)=eq\f(10,0.002)=5000,需并聯(lián)的分流電阻為R=eq\f(Rg,n-1)≈0.02Ω.]3.若某歐姆表表頭的滿(mǎn)

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