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  • 2021-06-02 发布

黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第二章 恒定电流 2.8  多有电表的原理

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‎2.8  多有电表的原理 ‎ 学习 目标 ‎1.通过用闭合电路欧姆定律对欧姆表的结构分析,知道欧姆表测量电阻的原理。‎ ‎2.知道欧姆表表盘的刻度特点和调零方法。‎ ‎3.通过引导和学生讨论,明白多量程多用电表的基本结构和特点。‎ 学习 疑问 学习 建议 知识点一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)‎ ‎1.构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.‎ 欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联.‎ 外部:接被测电阻Rx.‎ 全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx.‎ ‎2.工作原理:闭合电路欧姆定律 I=.‎ ‎3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零.‎ ‎(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“‎0”‎.(图甲)‎ ‎(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”.(图乙)‎ ‎(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻.‎ 知识点二、多用电表 ‎1.用途:共用一个表头,可分别测量电压、电阻、电流等物理量.‎ ‎2.最简单的多用电表原理图:‎ 如图(1)所示,当单刀多掷开关接通1时,可作为 使用,接通2时,可作为 使用,接通3时,可作为 使用.‎ 图(1)‎ ‎3.外部结构名称:‎ ‎①如图(2)是一种多用电表外形图,‎ 表的上半部分为 ,下半部分 图(2)‎ 是 ,周围标有测量功能的区域及量程.‎ ‎②将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.‎ ‎③多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“‎0”‎位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“ ”插孔,黑表笔插入“ ”插孔)。‎ ‎④在不使用时,应把选择开关旋到“ ”挡,或交流电压最高挡.‎ ‎ ‎ ‎【合作探究一】练习使用多用电表 ‎1.实验器材 多用电表、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.‎ ‎2.实验步骤 ‎(1)观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.‎ ‎(2)机械调零: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)测量小灯泡的电压和电流.‎ ‎①按图甲所示的电路图连好电路,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.‎ ‎②按图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.‎ ‎(5)测量定值电阻 ‎①根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”‎ 刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;‎ ‎②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;‎ ‎③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;‎ ‎④测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.‎ ‎(6)二极管的单向导电性 ‎①晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图甲所示.‎ ‎②晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示.‎ ‎③将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极.‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1.多用电表使用注意事项 ‎(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.‎ ‎(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指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“‎0”‎位置,调整的是欧姆调零旋钮.‎ ‎(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应挡位的倍率.‎ ‎(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.‎ ‎(5)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.‎ ‎(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.‎ ‎(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.‎ ‎【典题探究】‎ 例1.用多用表测直流电压U和电阻R时,若红表笔插入正(+)插孔,则(   )‎ A.前者(测电压U)电流从红表笔流入多用表,后者(测电阻R)电流从红表笔流出多用表 B.前者电流从红表笔流出多用表,后者电流从红表笔流入多用表 C.前者电流从红表笔流入多用表,后者电流也从红表笔流入多用表 D.前者电流从红表笔流出多用表,后者电流从红表笔流出多用表 例2.(多选)调零后,用“×‎10”‎挡测量一个电阻的阻值,发现指针偏转角度很小,正确的判断和做法是(   )‎ A.这个电阻阻值很小 B.这个电阻阻值较大 C.为了把电阻值测得更准一些,应换用“×‎1”‎挡重新测量 D.为了把电阻值测得更准一些,应换用“×‎100”‎挡重新测量 例3.(多选)用多用表欧姆挡测电阻,下列说法中那些是错误的(   )‎ A.测量前必须调零,而且每测一次电阻都要重新调零 B.每次换挡后都必须重新调零 C.待测电阻如果是连在某电路中,应该把它先与其他元件断开,再进行测量 D.两个表笔与待测电阻接触良好才能测得较准,为此应当将两只手分别将两只表笔与电阻两端紧紧地捏在一起 ‎【合作探究二】电表的读数方法 ‎1.欧姆表的度数 刻度盘上所指的数值,乘以所选挡位的倍率,即得测量结果。‎ ‎2.电压表和电流表的读数 根据量程和格数,求出最小分度。最小分度是“1”的,‎ 估读到最小分度的下一位,按最小分度的十分之一估读。最小分度是“2“的估读到最小分度的本位,不足半格的舍去,超过半格的按半格估读。最小分度是“5”的估读到最小分度的本位,按五分之几估读。‎ ‎【典题探究】‎ 例4.如图为一正在测量中的多用电表表盘。‎ ‎(1)如果是用直流2.5V挡测量电压,则读数为________V。‎ ‎(2)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为________mA。‎ ‎(3)如果是用“×‎100”‎挡测量电阻,则读数为________Ω。‎ 例5.如图所示,为多用电表的表盘,测电阻时,若用的是“×100”挡,这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω;测直流电流时,用的是100 mA的量程,指针所示电流值为________mA;测直流电压时,用的是50 V量程,则指针所示的电压值为________V.  ‎ 例6. 如图所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×‎100”‎的欧姆挡测电阻时,表针如图所示,则:‎ ‎(1)所测电阻的阻值为__ ___Ω;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是__ ___(选填“×‎10”‎、“×‎100”‎或“×1 k”).‎ ‎(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为______mA ‎;当选用量程为250 mA的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.‎ ‎(3)当选用量程为10 V的直流电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为___ ___ V.‎ ‎【合作探究三】多用电表对电路故障的检测 ‎1.断路故障的检测方法 ‎①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用.‎ a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏.‎ b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.‎ ‎②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用,将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路.‎ ‎③用欧姆挡检测 将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.不能用欧姆表检测电源的情况.‎ ‎2.短路故障的检测方法 ‎①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.‎ ‎②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路.‎ ‎【典题探究】‎ 例7.如图所示,电源电动势为6V,当开关接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压Uad=0,Ucd=6V,由此可以判定(   )‎ A.L1和L2的灯丝都断了 B.L1的灯丝断了 C.L2的灯丝断了 D.变阻器R断路 例8. (1)某同学按如图15所示的电路图连接元件后,闭合开关S,发现A、B灯都不亮,该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障,检查前,应将开关S________.(填“闭合”‎ 或“断开”)‎ ‎ (2)若(1)中同学检查结果如下表所示,由此可以确定(  )‎ 测试点 b、f b、e b、d d、e 多用电表示数 无穷大 无穷大 ‎500 Ω 无穷大 A.灯A断路 B.灯B断路 C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路 ‎【层次一】‎ ‎1.用欧姆表“×‎10”‎挡测量一个电阻的阻值,调零后测量时,发现指针的偏转角度很大,下列说法正确的是(   )‎ A.流过欧姆表电流过小 B.这个电阻值很大 C.为了把电阻测得更准确些,应换用“×‎1”‎挡,重新调零后再测量 D.为了把电阻测得更准确些,应换用“×‎100”‎挡,重新调零后再测量 ‎2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测量500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA处,则被测电阻的阻值为(   )‎ A.1 000 Ω B.5 000 Ω C.1 500 Ω D.2 000 Ω ‎3.(多选)关于多用电表的使用,下列说法不正确的是(   )‎ A.待测电阻不跟别的元件断开,其测量值将偏大 B.测量电阻时,用两手碰表笔的金属杆,其测量值偏小 C.测量电阻时,如果电路不和电源断开,可能出现烧坏表头的情况 D.用多用电表测量60 W灯泡的电阻,其阻值比用额定电压和额定功率算出的电阻大 ‎4. (多选)下列关于多用电表电阻挡的说法中,正确的是(   )‎ A.表盘刻度是不均匀的,从零刻度处开始,刻度值越大处,刻度越疏 B.红表笔是与表内的电源的正极相连的 C.测电阻时,首先要把红、黑表笔短接进行调零,然后再去测电阻 D.为了减小误差,应尽量使指针指在中间刻度附近 ‎5. 某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻.完成下列测量步骤:‎ ‎(1)检查多用电表的机械零点.‎ ‎(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量档适当的量程处.‎ ‎(3)将红、黑表笔________,进行欧姆调零.‎ ‎(4)测反向电阻时,将__ ___表笔接二极管正极,将________表笔接二极管负极,读出电表示数.‎ ‎(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”、“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)、(4).‎ ‎(6)测量完成后,将选择开关拨向____ ____位置.‎ ‎6. (1)用多用表的欧姆挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx,以下给出的是可能的实验操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上.______ ______________.‎ a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度,断开两表笔 b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔 c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100‎ e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔 ‎(2)根据如图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为___ _____ Ω.‎ ‎(3)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是___ _____.‎ A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量;‎ B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果;‎ C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开;‎ D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零。‎ ‎7.在正确操作的情况下,多用电表的指针和螺旋测微器指在图示位置。‎ ‎(1)若选择开关置于位置a,则测量的物理量是 ,测量结果 为 V。‎ ‎(2)若选择开关置于位置b,则测量的物理量是 ,测量结果为 mA。‎ ‎(3)若选择开关置于位置c,则测量结果 Ω。‎ ‎(4)螺旋测微器的示数为 mm。‎ ‎8. (多选)如图所示是简化的多用电表的电路。转换开关S与不同接点连接,就组成不同的电表,下面是几位同学对这一问题的议论,请你判断他们中说法正确的是(   )‎ A.S与1、2连接时,多用电表就成了电流表,且前者量程较大 B.S与3、4连接时,多用表就成了欧姆表,且A 接线柱为红表笔 C.S与5、6连接时,多用表就成了电压表,且前者量程较小 D.S与5、6连接时,多用表就成了电压表,且前者量程较大 ‎【层次二】‎ ‎9.某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图9(a)所示电路改装成量程分别为1 V和‎1 A的多用电表.图中R1和R2为定值电阻,S为开关.回答下列问题:‎ ‎(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线.‎ ‎(2)开关S闭合时,多用电表用于测量__________(选填“电流”“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量___ ______(选填“电流”、“电压”或“电阻”).‎ ‎(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”).‎ ‎(4)定值电阻的阻值R1=______ __ Ω,R2=____ ____ Ω.(结果保留三位有效数字)‎ ‎10.多用电表表头的示意图如图所示.在正确操作的情况下:‎ ‎(1)若选择开关的位置如a箭头所示,则测量的物理量是___ _,‎ 测量结果为___ __ __V.‎ ‎(2)若选择开关的位置如b箭头所示,则测量的物理量是___ _ __,‎ 测量结果为__ __ mA.‎ ‎(3)若选择开关的位置如c箭头所示,则测量的物理量是___ ___ _,‎ 测量结果为_ _ __ kΩ.‎ ‎(4)若选择开关的位置如c箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该依次为:___ ___,‎ ‎_ __,‎ ‎___ __ ___.‎ ‎(5)全部测量结束后,应把选择开关拨到 ‎__ 挡或者___ 挡.‎ ‎(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从___ __色表笔经__ ___插孔流入电表.‎ ‎11.使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至“×‎1”‎挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:‎ ‎(1)仪器连线如图1所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为________(填“红”或“黑”)色。‎ ‎(2)若适当调节电阻箱后,图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2、3、4所示,则多用电表的读数为________Ω,电流表的读数为_ _____mA,电阻箱的读数为________Ω。‎ ‎(3)将图中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为________mA。(保留3位有效数字)‎ ‎(4)计算得到多用电表内电池的电动势为_____ ___V。(保留3位有效数字)‎ ‎12.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“×1 k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:‎ 多用电表;‎ 电压表:量程5 V,内阻十几千欧;‎ 滑动变阻器:最大阻值5 kΩ;‎ 导线若干.‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”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下图甲所示,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12.0 kΩ和4.00 V.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,如右图所示.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“×1 k”挡内部电路的总电阻为___ _____ kΩ.‎

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