2017年高中物理 第4章 閉合電路歐姆定律和邏輯電路 第3講 多用電表的原理與使用學案 魯科版選修3-1

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1、 第3講　多用電表的原理與使用 [目標定位]　1.理解并掌握多用電表的工作原理.2.學會用多用電表測量電壓、電流、定值電阻.3.學會用多用電表檢查電路的故障． 一、多用電表的原理 1．主要構造 表頭G是一只直流靈敏電流計．表頭與電阻、撥動開關等組成不同的測量電路． 2．工作原理 (1)多用電表測直流電流和電壓是利用電阻的分流和分壓原理． (2)多用電表電阻擋測電阻是利用閉合電路的歐姆定律． (3)多用電表的結構： ①當選擇開關撥至觸點1或2，表頭與電阻并聯(lián)，所以1、2為電流擋，由于串聯(lián)阻值的大小不同，量程也不同，1的量程較大． ②當選擇開關撥至觸點3或4時，表頭與電阻

2、串聯(lián)，所以3、4為電壓擋．由于串聯(lián)阻值的大小不同，量程也不同． ③當選擇開關撥至觸點5時，接通內部電源，此時為歐姆擋(如圖1所示)． 圖1 二、操作實踐——練習使用多用電表 1．電壓、電流的測量 (1)選擇直流電流擋或電壓擋合適的量程． (2)把多用電表串聯(lián)或并聯(lián)到電路中進行測量，注意使電流從紅表筆進入電表，從黑表筆流出電表． 2．電阻的測量 (1)先把開關旋到電阻擋的適當倍率，將紅、黑兩表筆的金屬部分直接相連(短接)，然后調節(jié)調零旋鈕，使偏轉的指針恰好停在“電阻擋”刻度線的零刻度處． (2)將紅、黑表筆搭在電阻兩端，讀取表盤指針所指“電阻擋”刻度線的示數(shù)，指針的示數(shù)再乘

3、以相應的倍率，即為所測電阻阻值. 一、多用電表測量電阻的原理(歐姆表的原理) 1．歐姆表測量電阻的理論根據(jù)是閉合電路歐姆定律(如圖2甲所示)，所以通過表頭的電流為：I＝，Rx與電流I一一對應，故可以將表盤上的電流值改為電阻值，這樣就制成了一個歐姆表．其中，R也叫調零電阻，R＋Rg＋r為歐姆表的內阻． 2．當紅、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電阻“∞”(如圖2乙所示)；當紅、黑表筆短接時，調節(jié)歐姆調零電阻，使電流表指針滿偏，所以在電流滿偏處標電阻“0” (如圖2丙所示)． 圖2 3．I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不均勻． 4．歐姆

4、表偏角(偏角是指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?。? 5．中值電阻：當外加電阻Rx＝r＋Rg＋R時，電流為I＝＝Ig，此時電流表指針指在刻度盤的中央，該電阻叫中值電阻． 二、用多用電表測電流、電壓和電阻 1．測量前首先進行機械調零，使用前若表針沒有停在左端的“0”位置，要用螺絲刀轉動調零定位螺絲，使指針指零．然后將紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔． 2．測量時應把選擇開關旋到相應的測量擋位和量程上，讀數(shù)時要讀跟選擇開關的擋位相應的刻度盤上的示數(shù)．多用電表的面板上半部為表盤，下半部為選擇開關. 3．多用電表測電壓、電流 使用多用電表測電壓、電流，

5、應將選擇開關旋到合適的擋位，使指針處于聯(lián)偏值的左右，可使讀數(shù)更準確一些．測電流時應將表串聯(lián)在電路中，測電壓時，應將表并聯(lián)在電路中，且電流都從紅表筆流進，從黑表筆流出． 4．多用電表測量定值電阻 (1)選擋：估計待測電阻的大小，旋轉選擇開關，使其尖端對準歐姆擋的合適擋位. (2)歐姆調零：將紅、黑表筆短接，調整調零電阻旋鈕，使指針指在表盤右端“0”刻度處． (3)測量讀數(shù)：將兩表筆分別與待測電阻的兩端接觸，表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測電阻阻值． (4)換倍率測另一電阻時需要再一次進行歐姆擋調零，即需要重復(1)(2)(3)． (5)實驗完畢，兩表筆從插孔中拔出，并將選擇開關置于“OF

6、F”擋或交流電壓最高擋，若長期不用，應把電池取出． 5．注意事項 (1)測電壓、電流時，讀表盤的中間刻度線．要看清選擇開關所選擇的量程，弄清楚每一小格表示多少，確定應讀到的有效數(shù)字的位數(shù)． (2)測電阻時注意： ①選擋后要進行歐姆調零，換擋后要重新歐姆調零. ②歐姆表選擋時應合理選擇倍率，讓指針指到中央刻度線附近，讀數(shù)較為準確. ③被測電阻要與電源、其他元件分離；不能用手接觸表筆的金屬桿． 典例精析 例1　把一量程6mA、內阻100Ω的電流表改裝成歐姆表，線路如圖3所示，現(xiàn)備有如下器材：A.電源E＝3V(內阻不計)；B.滑動變阻器0～100Ω；C.滑動變阻器0～500Ω；D.紅

7、表筆；E.黑表筆． 圖3 (1)滑動變阻器選用________． (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，其電阻值應為________． 答案　(1)C　(2)N　M　(3)1000Ω 解析　(1)兩表筆直接接觸時，調節(jié)滑動變阻器阻值使電流達到滿偏Ig＝，解得R0＝400Ω，故滑動變阻器應選C； (2)紅表筆接內部電源的負極，黑表筆接內部電源的正極，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. 例2　為確定某電子元件的電氣特性，做如下測量． (1)用多用電表測量

8、該元件的電阻，選用“×100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉過大，因此需選擇________倍率的電阻擋(填：“×10”或“×1k”)，并________再進行測量，多用表的示數(shù)如圖4(a)所示，測量結果為________Ω. (a)　　　　　　　　　　　　(b) 圖4 (2)將待測元件(額定電壓9V)、蓄電池(動電勢為6V)、滑動變阻器、電流表、多用電表、開關及若干導線連接成電路如圖(b)所示．添加連線，使電路能測量該元件完整的伏安特性． 本實驗中使用多用表測電壓，多用表的選擇開關應調到________擋(填“直流電壓10V”或“直流電壓50V”)． 答案　(1)×10

9、　歐姆調零　70 (2)連線如圖　直流電壓10V 解析　(1)用多用電表測量該元件的電阻，選用“×100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉過大，說明電阻較小，因此需選擇“×10”倍率的電阻擋，并歐姆調零后再進行測量，多用表的示數(shù)如題圖(a)所示，測量結果為70Ω. (2)要測量該元件完整的伏安特性，必須連接成分壓電路．本實驗中使用多用電表測電壓，電動勢為6V，選擇開關應調到直流電壓10V擋． 例3　如圖5所示為一多用電表表盤． 圖5 (1)如果用直流10V擋測量電壓，則讀數(shù)為________V. (2)如果用直流100mA擋測量電流，則讀數(shù)為______mA. (

10、3)如果用“×100”擋測電阻，則讀數(shù)為________Ω. 答案　(1)6.6　(2)66　(3)800 解析　電壓、電流讀數(shù)時用中間刻度線，電壓表讀數(shù)為6.6V，電流表讀數(shù)為66mA，歐姆表讀數(shù)用上面刻度線，讀數(shù)為800Ω. 多用電表測量原理 1．如圖6所示是把量程為3mA的電流表改裝成歐姆表的結構示意圖，其中電池電動勢E＝1.5V，改裝后，原來電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置，則2mA刻度處應標為________，1mA刻度處應標為________． 圖6 答案　250Ω　1000Ω 解析　因為R內＝＝ ＝500Ω， I1＝， 2×10－3A＝， 所以R

11、x1＝250Ω.因為I2＝， 1×10－3A＝，所以Rx2＝1000Ω. 多用電表的使用和讀數(shù) 2．某同學利用多用電表做了以下實驗： (1)使用多用電表測電阻，他的主要實驗步驟如下： ①把選擇開關旋到“×100”的歐姆擋上； ②把表筆插入測試插孔中，先把兩根表筆相接觸，旋轉歐姆調零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零刻度線上； ③把兩根表筆分別與某一待測電阻的兩端相接，發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉較??； ④換用“×10”的歐姆擋，隨即記下歐姆數(shù)值； ⑤把表筆從測試筆插孔中拔出后，就把多用電表放回桌上原處，實驗完畢． 這個學生在測量時已注意到：待測電阻與其他元件和電源斷開，不用手碰表筆的金屬桿，

12、那么該學生在實驗中有哪些操作是錯誤的？(三個錯誤) 錯誤一：________________________________________________________________________； 錯誤二：________________________________________________________________________； 錯誤三：________________________________________________________________________. (2)如圖7所示，為多用電表的表盤，測電阻時，若用的是“×100”擋，這

13、時指針所示被測電阻的阻值應為________Ω；測直流電流時，用的是100mA的量程，指針所示電流值為________mA；測直流電壓時，用的是50V量程，則指針所示的電壓值為________V. 圖7 答案　(1)錯誤一：換用“×10”的歐姆擋，應該換用“×1k”的歐姆擋．錯誤二：換擋后沒有進行歐姆調零．錯誤三：使用完后沒有將選擇開關轉到“OFF”擋或交流電壓最高擋． (2)1700　47　23.5 解析　(1)錯誤一：在用“×100”擋位置測量時，指針偏轉較小，說明所測電阻阻值較大，為了減小讀數(shù)誤差，應使指針向右擺動，所以應該換用“×1k”的歐姆擋位； 錯誤二：換擋后，還要重

14、新進行歐姆調零； 錯誤三：使用多用電表結束后，還要將選擇開關轉到“OFF”擋或交流電壓最高擋． (2)若用“×100”擋測電阻時，指針讀數(shù)為： 17．0×100Ω＝1700Ω 若用量程100mA測直流電流時，讀數(shù)為： 4．7×10mA＝47mA 若用量程50V測直流電壓時，讀數(shù)為23.5V. 題組一　歐姆表的原理 1．一個用滿偏電流為3mA的電流表改裝成的歐姆表，調零后用它測量500Ω的標準電阻時，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

15、　A 解析　本題主要考查對歐姆表的原理的理解．設歐姆表的內阻為R內，由歐姆定律知：3×10－3A＝，1.5×10－3A＝，所以R內＝500Ω，E＝1.5V，又1×10－3A＝，所以Rx＝1000Ω. 2．如圖1是一個將電流表改裝成歐姆表的示意圖，此歐姆表已經調零，用此歐姆表測一阻值為R的電阻時，指針偏轉至滿刻度處．現(xiàn)用該表測一未知電阻，指針偏轉到滿刻度的處，則該電阻的阻值為(　　) 圖1 A．4R B．5R C．10R D．16R 答案　D 解析　當進行歐姆調零時，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，此時歐姆表滿偏，即Ig＝，當測量阻值為R的電阻時，有＝，設待測電阻阻值

16、為R′，則有＝，聯(lián)立各式即可得到結論． 3．如圖2所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內阻r＝0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應是________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、內阻變大，但此表仍能調零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結果與原結果相比將________(填“變大”、“變小”或“不變”)． 圖2 答案　紅　5　變大 解析　由I＝及Ig＝，且指針指中

17、央，I＝Ig＝150μA，聯(lián)立解得Rx＝5kΩ；因歐姆表的內阻變大，同樣的電阻值，電流變小，讀數(shù)變大． 題組二　多用電表的使用 4．甲、乙兩同學使用多用電表歐姆擋測同一個電阻時，他們都把選擇開關旋到“×100”擋，并能正確操作．他們發(fā)現(xiàn)指針偏角太小，于是甲把選擇開關旋到“×1k”擋，乙把選擇開關旋到“×10”擋，但乙重新調零，而甲沒有重新調零．則以下說法正確的是(　　) A．甲選擋錯誤，而操作正確 B．乙選擋正確，而操作錯誤 C．甲選擋錯誤，操作也錯誤 D．乙選擋錯誤，而操作正確 答案　D 解析　在使用多用電表的歐姆擋時一定要先進行歐姆調零，再測量；同時為了減小誤差，要盡量使指

18、針指在中間刻度附近，即要合理地選擇倍率擋位． 5．用多用電表的歐姆擋(×1k)檢驗性能良好的晶體二極管，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針向右偏轉的角度很小，這說明(　　) A．二極管加有正向電壓，故測得電阻很小 B．二極管加有反向電壓，故測得電阻很大 C．此時紅表筆接的是二極管的正極 D．此時紅表筆接的是二極管的負極 答案　BC 題組三　多用電表的測量和讀數(shù) 6．為了測量某一個電阻Rx的阻值： 某同學先用多用電表粗測其電阻．用已經調零且選擇開關指向歐姆擋“×100”擋位的多用電表測量，發(fā)現(xiàn)指針的偏轉角度太大，這時他應將選擇開關換成歐姆擋“________”擋位(填“×1k”或“×10”)，

19、然后______________，再次測量電阻Rx的阻值，其表盤及指針所指位置如圖3所示，則此段電阻Rx的電阻值為________Ω.測量完畢，斷開紅、黑表筆，將選擇開關指向________． 圖3 答案　×10　把紅、黑表筆對接進行歐姆調零　110　“OFF”擋或交流電壓最高擋 7．用多用電表的歐姆擋測量一未知電阻的阻值，若將選擇倍率的旋鈕撥至“×100”的擋時，測量時指針停在刻度盤0Ω附近處，為了提高測量的精確度，有下列可供選擇的步驟： A．將兩根表筆短接 B．將選擇開關撥至“×1k”擋 C．將選擇開關撥至“×10”擋 D．將兩根表筆分別接觸待測電阻的兩端，記下讀數(shù) E

20、．調節(jié)調零電阻，使指針停在0Ω刻度線上 F．將選擇開關撥至交流電壓最高擋上 將上述步驟中必要的步驟選出來，這些必要步驟的合理順序是________(填寫步驟的代號)；若操作正確，上述D步驟中，指針偏轉情況如圖4所示，則此未知電阻的阻值是Rx＝________. 圖4 答案　CAEDF　160Ω 8．在練習使用多用電表的實驗中 (1)某同學連接的電路如圖5所示 圖5 ①若旋轉選擇開關，使尖端對準直流電流擋，此時測得的是通過________的電流； ②若斷開電路中的開關，旋轉選擇開關使其尖端對準歐姆擋，此時測得的是__________的電阻； ③若旋轉選擇開關，使尖端對

21、準直流電壓擋，閉合開關，并將滑動變阻器的滑片移至最左端，此時測得的是__________兩端的電壓． (2)在使用多用電表的歐姆擋測量電阻時，若(　　) A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測量值將偏大 B．測量時發(fā)現(xiàn)指針向左偏離中央刻度過大，則必須減小倍率，重新調零后再進行測量 C．選擇“×10”倍率測量時發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測量值小于25Ω D．歐姆表內的電池使用時間太長，雖然完成調零，但測量值將略偏大 答案　(1)①R1　②R1和R2串聯(lián)?、跼2(或電源)　(2)D 解析　(1)①當多用電表選擇開關尖端對準直流電流擋時，多用電表與R1串聯(lián)，此時多用電表測得的是通過R1的電

22、流． ②切斷電路，選擇開關尖端對準歐姆擋時，測得的是R1和R2的串聯(lián)總電阻． ③選擇開關尖端對準直流電壓擋，閉合開關，且滑動變阻器的滑片移至最左端時，電阻R1被短路，此時多用電表示數(shù)等于電阻R2兩端的電壓，也等于電源的路端電壓． (2)雙手捏住兩表筆金屬桿時，測量值為被測電阻與人體電阻的并聯(lián)阻值，應偏小，A選項錯誤；測量時指針若向左偏離中央刻度過大，應增大倍率，B選項錯誤；選擇開關對應“×10”倍率時，指針位于20與30正中間時，測量值應小于250 Ω，C錯誤；電池用時間太久，電動勢減小，雖然完成調零，但中值電阻偏小，測量時讀數(shù)將比真實值偏大，D選項正確． 9．用如圖6所示的多用電表測

23、量電阻，要用到選擇開關K和兩個部件S、T.請根據(jù)下列步驟完成電阻測量： 圖6 (1)旋動部件________，使指針對準電表的“0”刻線． (2)將K旋轉到電阻擋“×100”的位置． (3)將插入“＋”、“－”插孔的表筆短接，旋動部件______．使指針對準電阻的________(選填“0刻線”或“∞刻線”)． (4)將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小．為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按________的順序進行操作，再完成讀數(shù)測量． A．將K旋轉到電阻擋“×1k”的位置 B．將K旋轉到電阻擋“×10”的位置 C．將兩表筆的金屬部分

24、分別與被測電阻的兩根引線相接 D．將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準 答案　(1)S　(3)T　0刻線　(4)ADC 解析　用多用電表測量電阻時，在測量之前就要觀察指針是否在零刻度線上，若指針不在零刻度線上，用螺絲刀小心旋動指針定位螺絲S，使指針對準電流的“0刻線”．然后旋動選擇開關K，選擇量程，再將兩表筆短接，調整調零電阻的旋鈕T，使指針對準滿偏刻度(即電阻的“0刻線”)，接下來才能將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接，測量被測電阻的阻值．若在測量過程中，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小，表明被測的電阻阻值很大，這時要換用更高倍率的擋位，例如，本題就要從“×100”擋位更換到“×

25、1 k”擋位. 題組四　用多用電表檢查電路故障 10．如圖7所示，電路中有三根導線，其中一根是斷的，電源、電阻R1、R2及另外兩根導線是好的．為了查出斷導線，某學生想先用多用電表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆連接在電阻R1的b端和R2的c端，并觀察多用電表指針的示數(shù)．下列選項中符合操作規(guī)程的是(　　) 圖7 A．直流10V擋 B．直流0.5A擋 C．直流2.5V擋 D．歐姆擋 答案　A 解析　因為被檢測的電路為含電源電路，所以選用歐姆擋一定不行．由于電路中電源電動勢為6V，所以選用直流2.5V擋也不安全．估測電路中電流的最大值可能為Im＝＝A＝1.2A，所以選用

26、直流0.5A擋也不對，只能選用直流10V擋． 11．如圖8為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間，bc間、cd間分別連接一個電阻．現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V，由此可知(　　) 圖8 A．ab間電路通，cd間電路不通 B．ab間電路不通，bc間電路通 C．ab間電路通，bc間電路不通 D．bc間電路不通，cd間電路通 答案　CD 解析　測量ac時電壓為220 V，說明abc這一段電路某點斷路，測bd時電壓為220 V，說明bcd間某點斷路，顯然，這兩種情

27、況綜合的結果便是bc斷路．故選C、D. 12．如圖9所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號．在開關閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮．現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關、小燈泡、3根導線以及電路中的各連接點． 圖9 (1)為了檢測小燈泡以及3根導線，在連接點1、2已接好的情況下，應當選用多用電表的________擋．在連接點1、2同時斷開的情況下，應當選用多用電表的________擋． (2)在開關閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明__________________可能有故障． (3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟． 答案　(1)電壓　歐姆 (2)開關或連接點5、6 (3)①調到歐姆擋； ②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作； ③測量小燈泡的電阻．如果電阻無窮大，表明小燈泡有故障． 解析　(1)當連接點1、2已接好時，電路中已有電壓存在，故需用電壓擋來檢測電路．當連接點1、2同時斷開時，電路中沒有電源提供電壓，要檢測電路故障，只有通過測各段電路的電阻是否異常，故采用歐姆擋． (2)當電路中兩點間有電壓時，這表明在此兩點之外的電路與電源兩極是連通的．當測出兩點間電壓等于電源電壓而又確定電路故障是斷路引起時，就可以確定斷路位置在此兩點之間． 13