2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第11講 多用電表的原理學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、 多用電表的原理 [目標(biāo)定位]　1.知道歐姆表測量電阻的原理，進(jìn)一步提高應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的能力.2.了解歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和刻度特點(diǎn).3.了解多用電表的基本結(jié)構(gòu)，知道多用電表的測量功能． 一、歐姆表 1．內(nèi)部構(gòu)造：表頭、電源和可變電阻三部分組成． 2．原理：依據(jù)閉合電路歐姆定律制成，由電流表改裝而成． 3．測量原理：如圖1所示，當(dāng)紅、黑表筆間接入被測電阻Rx時，通過表頭的電流I＝.改變被測電阻Rx的阻值，電流I隨著改變，每個Rx值都對應(yīng)一個電流值，在刻度盤上直接標(biāo)出與I值對應(yīng)的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值． 圖1 4．內(nèi)阻：將紅、黑表筆短接

2、，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表達(dá)到滿偏電流Ig，根據(jù)閉合電路歐姆定律知Ig＝，故歐姆表內(nèi)電阻R內(nèi)＝＝r＋Rg＋R. 深度思考 (1)當(dāng)紅、黑表筆短接時，指針指示的位置標(biāo)出的電阻值為多少？紅、黑表筆斷開時，指針指示的位置標(biāo)出的電阻值為多少？ (2)當(dāng)在紅、黑表筆間接入某一電阻Rx，指針恰好指在刻度盤的中間位置，此時Rx與歐姆表內(nèi)阻有什么關(guān)系？ 答案　(1)0　∞　(2)相等 例1　把一量程6mA、內(nèi)阻100Ω的電流表改裝成歐姆表，電路如圖2所示，現(xiàn)備有如下器材：A.電源E＝3V(內(nèi)阻不計(jì))；B.變阻器0～100Ω；C.變阻器0～500Ω；D.紅表筆；E.黑表筆． 圖2 (1)變阻

3、器選用________． (2)紅表筆接________端，黑表筆接________端． (3)電流表2mA刻度處換成電阻刻度，其電阻值應(yīng)為________；電流表3mA刻度處換成電阻刻度，其電阻值應(yīng)為________． 解析　(1)兩表筆直接接觸時，調(diào)節(jié)變阻器的阻值使電流達(dá)到滿偏I(xiàn)g＝，解得R0＝400Ω，故變阻器應(yīng)選C. (2)紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，所以紅表筆接N端，黑表筆接M端． (3)電流I＝2mA時，有I＝，解得 Rx＝1000Ω.電流I′＝3mA時，I′＝，解得Rx′＝500Ω. 答案　(1)C　(2)N　M　(3)1000Ω　500Ω

4、 (1)當(dāng)紅、黑表筆斷開時，電流表中電流為零，此時表筆間電阻無窮大，所以在表盤上電流零處標(biāo)電阻“∞”；當(dāng)紅、黑表筆短接時，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電流表指針滿偏，所以在電流滿偏處標(biāo)電阻“0”．(如圖3所示) 圖3 (2)I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不均勻． (3)歐姆表偏角(偏角是相對零電流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被測電阻越?。? (4)中值電阻：當(dāng)外加電阻Rx＝r＋Rg＋R時，電流為I＝＝Ig，此時指針指在刻度盤的中央，該電阻叫中值電阻． 二、多用電表 1．最簡單的多用電表原理 如圖4所示，分別把電流表、歐姆表、電壓表的電路示意圖組合在一起，就是最簡單的多用

5、電表的電路． 圖4 (1)電流表的改裝原理：由同一表頭并聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電流表． (2)電壓表的改裝原理：由同一表頭串聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電壓表． (3)歐姆表的改裝原理：內(nèi)部有電源，將對應(yīng)Rx的電流刻度值改為電阻值即為歐姆表． 2．外形構(gòu)造 如圖5所示，使用前應(yīng)該調(diào)整“指針定位螺絲”，使其指針指到零刻度．不使用的時候應(yīng)該把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF位置． 圖5 例2　如圖6所示是簡化的多用電表的電路圖．轉(zhuǎn)換開關(guān)S與不同接點(diǎn)連接，就組成不同的電表，已知R3＜R4，下面是幾位同學(xué)對這一問題的議論，請你判斷下列說法正確的是(　　) 圖6

6、 A．S與1或2連接時，多用電表就成了電流表，且前者量程較大 B．S與3或4連接時，多用電表就成了電流表，且前者量程較大 C．S與3或4連接時，多用電表就成了電壓表，且前者量程較大 D．S與5連接時，多用電表就成了歐姆表 解析　S與1連接時，電阻R1起分流作用，S與2連接時，電阻R1＋R2起分流作用，所以S與1或2連接時，多用電表就成了電流表，由于前者分流電阻較小，所以前者量程較大；S與3或4連接時，表頭與分壓電阻串聯(lián)，多用電表就成了電壓表，由于R3＜R4，所以前者量程較?。籗與5連接時，多用電表就成了歐姆表，R6為歐姆擋調(diào)零電阻．綜上所述，正確答案為A、D. 答案　AD 多用

7、電表中電流的流向： 紅表筆接“＋”插孔，黑表筆接“－”插孔. (1)電流擋串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進(jìn)電表，從黑表筆流出. (2)電壓擋并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點(diǎn)，黑表筆接低電勢點(diǎn)，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”. (3)使用歐姆擋時，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，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”. 1．(歐姆表的原理)用歐姆表測電阻的優(yōu)點(diǎn)是快捷、方便，缺點(diǎn)是讀數(shù)不夠精確，尤其是當(dāng)表內(nèi)電池的電動勢下降后，測出的電阻值與真實(shí)值之間有較大的差異．如圖7甲是一個歐姆表的電路結(jié)構(gòu)圖，圖乙是其表盤的刻度(該刻度值是按照表內(nèi)電池電動勢為1.5V的正常值而刻制的)．已知在電流滿偏

8、刻度的處所標(biāo)的電阻值為15Ω，如圖乙所示．問： 圖7 (1)該歐姆表的內(nèi)阻(即Rg、r和R之和)多大？ (2)在滿偏刻度的B點(diǎn)所標(biāo)的電阻值為多大？ 答案　(1)15Ω　(2)30Ω 解析　(1)該歐姆表的內(nèi)阻等于電流滿偏刻度的處所標(biāo)的電阻值，即R內(nèi)＝15 Ω. (2)設(shè)電流表的滿偏刻度為Ig，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：Ig＝① 當(dāng)電流為滿偏刻度時，有＝② 由①②解得：RB＝2R內(nèi)＝30 Ω 2．(多用電表的認(rèn)識)(多選)關(guān)于多用電表表盤上的刻度線，下列說法中正確的是(　　) A．直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的，可以共用一刻度 B．電阻刻度是不均勻的 C．電

9、阻刻度上零刻度與直流電流的最大刻度線相對應(yīng) D．電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對應(yīng) 答案　ABC 解析　直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的，可以共用一刻度，故A正確；由I＝，故電阻的刻度線是不均勻的，刻度值越大處刻度線越密，故B正確；多用表的電阻刻度線大小與電流、電壓的刻度線大小相反，電流最大處，電阻為0.故C正確，D錯誤． 題組一　歐姆表的原理 1．(多選)歐姆表的內(nèi)部電路如圖1所示，已知電流計(jì)的電阻為Rg，滑動變阻器接入電路的阻值為R0，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r.下列說法正確的是(　　) 圖1 A．歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律 B．電

10、路圖中左側(cè)的表筆為黑表筆 C．歐姆表表盤的最左端為歐姆“0”刻度 D．歐姆表表盤的中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0 答案　AD 解析　歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的，A正確；電流從黑表筆出，紅表筆進(jìn)，B錯誤；“∞”刻度在刻度盤的左端，C錯誤；當(dāng)歐姆表指針指在中間位置時，＝，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0，D正確． 2．用歐姆表測一個電阻R的阻值，選擇旋鈕置于“×10”擋，測量時指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定(　　) A．R＝150Ω B．R＝1500Ω C．1000Ω＜R＜1500Ω D．1500Ω＜R＜2000Ω

11、 答案　C 解析　表盤右疏左密，所以指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定1000Ω＜R＜1500Ω，故選C. 3．一個用滿偏電流為3mA的電流表改裝成的歐姆表，調(diào)零后用它測量500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻時，指針恰好指在刻度盤的正中間．如用它測量一個未知電阻時，指針指在1mA處，則被測電阻的阻值為(　　) A．1000Ω B．5000Ω C．1500Ω D．2000Ω 答案　A 解析　設(shè)歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)，由歐姆定律知：3×10－3A＝，1.5×10－3A＝，所以R內(nèi)＝500Ω，E＝1.5V，又1×10－3A＝，所以Rx＝1000Ω. 4．如圖2是一個將電流表改裝成歐姆表的示意

12、圖，此歐姆表已經(jīng)調(diào)零，用此歐姆表測一阻值為R的電阻時，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度處．現(xiàn)用該表測一未知電阻，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度的處，則該電阻的阻值為(　　) 圖2 A．4RB．5RC．10RD．16R 答案　D 解析　當(dāng)進(jìn)行歐姆調(diào)零時，根據(jù)閉合電路歐姆定律，此時歐姆表滿偏，即Ig＝，當(dāng)測量阻值為R的電阻時，有＝，設(shè)待測電阻的阻值為Rx，則有＝，聯(lián)立各式解得Rx＝16R，故D對． 5．如圖3所示，歐姆表刻度盤中，未使用時指針指A，兩表筆短接時指針指B.若歐姆表的總內(nèi)阻為24Ω，C是A、B的中點(diǎn)，D是A、C的中點(diǎn)，則D點(diǎn)的刻度值為(　　) 圖3 A．36Ω B．72Ω C．24Ω D．1

13、2Ω 答案　C 解析　由歐姆表原理：Ig＝，當(dāng)指針指在D點(diǎn)時，電流為滿偏電流的，則由＝，得：Rx＝3R內(nèi)＝72Ω. 題組二　多用電表的簡單認(rèn)識 6．(多選)關(guān)于多用電表，下列說法正確的是(　　) A．多用電表是電壓表、電流表、歐姆表共有一個表頭改裝而成的 B．用多用電表無論是測電壓、電流還是測電阻，紅表筆的電勢都高于黑表筆的電勢 C．多用電表的電壓擋、電流擋和歐姆擋都是靠外部提供電流的 D．用多用電表測電壓、測電流和測電阻時，電流都是從紅表筆流入的 答案　AD 7．多用電表是實(shí)驗(yàn)室常用的實(shí)驗(yàn)器材之一，其原理是閉合電路的歐姆定律，它能測電阻、電壓、電流等．如圖4為多用電表的內(nèi)

14、部構(gòu)造，如果用它來測量某電阻的阻值，則應(yīng)將開關(guān)扳到________或________位置；其中5、6擋位為測量________擋，且________擋量程比較大，1、2擋位為測量________擋，________擋量程比較大． 圖4 答案　3　4　電壓　6　電流　1 解析　使用歐姆擋時需要電表內(nèi)接電源，所以3、4為歐姆擋；由于串聯(lián)電阻具有分壓作用，所以將靈敏電流計(jì)的表頭改裝成電壓表時應(yīng)串聯(lián)電阻，故5、6為電壓擋，又因串聯(lián)電阻越大，量程越大，所以6擋量程比較大；由并聯(lián)電阻的分流作用知1、2為電流擋，1、2兩擋測電流的對應(yīng)量程分別為I1＝＋I(xiàn)g，I2＝＋I(xiàn)g，可知I1＞I2. 題組三

15、　綜合應(yīng)用 8．如圖5所示為一簡單歐姆表的原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內(nèi)阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是________色．按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________kΩ，若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將________(填“變大”、“變小”或“不變”)． 圖5 答案　紅　5　變大 解析　由I＝及Ig＝，且指針指在刻度盤中央，I＝Ig＝150μA，聯(lián)立解得Rx＝5kΩ；因歐姆表的內(nèi)阻變大，接入同樣的被測電阻，通過的電流變小，歐姆表讀數(shù)變大． 8