1、实验11 练习使用多用电表,-2-,一、理论必备:电流表与电压表的改装 1.改装方案,-3-,2.校正 (1)电压表的校正电路如图甲所示,电流表的校正电路如图乙所示。 (2)校正的过程是:先将滑动变阻器的滑片移动到最左端,然后闭合开关,移动滑片,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正。,-4-,二、实验目的 1.了解多用电表的构造和原理。 2.使用多用电表测电阻、电压及电流。 3.探索黑箱内的电学元件。 三、实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、
2、定值电阻(大、中、小)三个。 四、实验原理 (一)多用电表的工作原理 1.外部构造(如图甲所示) (1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。,-5-,(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程。,-6-,2.内部结构:多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分不起作用。 将多用电表的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。 如图乙所示,其中1、2为电流测量端;3、4为电压测量端;5为电阻测量端。测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表
3、笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相对应的测量端。,-7-,(二)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。,-8-,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= g 2 时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等
4、于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。,-9-,五、实验步骤 1.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。 2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。 3.测量小电珠的电压和电流。 (1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。 (2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。,-10-,-11-,4.用多用电表测电阻 (1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。 (2)选择开关置于“”挡的1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。
5、 (3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。 (4)选择开关改置于100挡,重新进行欧姆调零。 (5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。 (6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。 5.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。,-12-,6.探索黑箱内的电学元件。,-13-,六、数据处理 1.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。 2.测电压和电流时,如果
6、所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。,-14-,七、误差分析 1.电池用久后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。 2.欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏的特点。 3.由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当挡位,尽可能使指针指向表盘的中值附近。 4.测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。 5.读数时易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。,-15
7、-,八、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“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向。 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,调整的是欧姆挡的调零旋钮。 3.测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。 4.测电阻时: (1)待测电阻与电源一定要断开。 (2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。 (3)指针指中值附近较准,否则换挡。 (4)每换一挡必须重新欧姆调零。 (5)读出示数要乘以倍率。,-16-,5.使用完毕,选择开关要置于
8、“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。,欧姆表的刻度盘是否是均匀的?为什么? 提示：是不均匀的。因为指针的偏转角度与电流成正比,欧姆表是由灵敏电流计改装而成的,测量电阻也是转换成测量电流。根据闭合电路欧姆定律I= 可知I与Rx是一一对应的,但不是线性关系,所以刻度是不均匀的。,-17-,考点一,考点二,考点三,电表的改装 例1某同学用量程为1 mA、内阻为120 的表头按图甲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)根据图甲所示的电路,在图乙所示的实物图上连线。 (2)开关S闭合时,多用电表用于测量 ;开关S断开时,
9、多用电表用于测量 。(均选填“电流”“电压”或“电阻”) (3)表笔A应为 (选填“红”或“黑”)色。,-18-,考点一,考点二,考点三,(4)定值电阻的阻值R1= ,R2= 。(结果取三位有效数字),答案,解析,-19-,考点一,考点二,考点三,多用电表的原理及读数 例2多用电表的刻度盘如图所示。若选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时,表针如图所示,则: (1)所测电阻的阻值为 ;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 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“1k”)。,-20-,考点一,考点二,考点三,(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为5
10、0 mA的电流挡测量电流时,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的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为 V。,答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,例3(2017全国卷)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250 A,内阻为480 。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V 挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2
11、.5 mA挡,欧姆100 挡。,-22-,考点一,考点二,考点三,(1)图甲中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接。 (2)关于R6的使用,下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R1+R2= ,R4= 。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为 ;若此时B端是与“3”相连的,则读数为 ;若此时B端是
12、与“5”相连的,则读数为 。(结果均保留3位有效数字),-23-,考点一,考点二,考点三,解析：(1)根据电流从红表笔进入多用电表,结合欧姆挡知,A与黑表笔相连。 (2)在使用多用电表之前,调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,A选项错;使用欧姆挡时,将两表笔短接,调整R6进行欧姆调零,B选项正确;电流挡中电路与R6无关,C选项错。 (3)当B端接“2”时,电流表的量程为1 mA,此时,R1、R2串联后与表头并联,R1+R2承担的电流为I-Ig=0.75 mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160 ;当B端接“4”时,电压表量程为1 V,表头与R4串联
13、,表头部分承担的电压Ug=IgRg=25010-6480 V=0.12 V,-24-,考点一,考点二,考点三,(4)B端与“1”连接时,电流表最大量程为2.5 mA,表盘上每1小格表示0.05 mA,指针约在第29.6格,则电流表读数为1.48 mA;B端与“3”连接时,多用电表为欧姆表,示数为R=11100 =1 100 ;B端与“5”连接时,多用电表为量程5 V的电压表,每1小格表示0.1 V,则读数为2.96 V。 答案：(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA或1.48 mA 1.10103 2.95 V或2.96 V,-25-,考点一,考点二,考点三,规律总结欧
14、姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧 1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 (1)左右0:电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合。 (2)刻度不均匀:左密右疏。 (3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数应再乘以该挡的倍率。电流、电压挡是量程范围挡。 在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“”处)。,-26-,考点一,考点二,考点三,2.读数技巧 (1)欧姆表的读数 a.为了减小读数误差,指针应指在表盘 的部分,即中央刻度附近。 b.除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 时
15、,要估读到下一位,其余情况都不用估读。 c.电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。 (2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位。,-27-,考点一,考点二,考点三,用多用电表检测电路故障及探测黑箱内的电学元件 例4某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。,-28-,考点一,考点二,考点三,(1)断开开关,红表笔接a点时多用电
16、表指示如图乙所示,读数为 V,说明 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。 (2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。,答案,解析,-29-,考点一,考点二,考点三,例5如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。,-30-,考点一,考点二,考点三,(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的 (选填“A”“B”或“C”)。 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,
17、另一表笔应 (选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。 (3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表。,-31-,考点一,考点二,考点三,两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示。 请将记录表补充完整,并在黑箱图中画出一种可能的电路。,答案,解析,-32-,考点一,考点二,考点三,方法归纳判断黑箱内元件的基本思路,-33-,考点一,考点二,考点三,(1)首先用多用电表电压挡探测黑箱内是否有电源。 (2)如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑
18、箱内电源的位置及各接点间电阻的关系,从而分析出黑箱内各元件的连接情况。 (3)如果没有电源,则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析任意两点间各是什么元件及其连接情况。,-34-,1,2,3,4,1.右图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0.5 mA、内阻10 ;电池电动势1.5 V、内阻1 ;变阻器R0阻值05 000 。(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的,当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 时仍可调零。调零后R0阻值将变 (选填“大”或“小”);若用该欧姆表测得某电阻阻值为300 ,则这个电阻的真实值是 。 (
19、2)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。,-35-,1,2,3,4,(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 的电池,调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确,这因为电源的内阻的变化,可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。 答案：(1)小 290 (2)准确,-36-,1,2,3,4,2.用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:,-37-,1,2,3,4,(1)旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线。 (2)将K旋转到电阻挡“100”的位置。
20、(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“刻线”)。 (4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序进行操作,再完成读数测量。 A.将K旋转到电阻挡“1k”的位置 B.将K旋转到电阻挡“10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准,答案,解析,-38-,1,2,3,4,3.(2018全国卷)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻900 );电阻箱R1(阻值范围0999.
21、9 );电阻箱R2(阻值范围099 999.9 );导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表,组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题: (1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中 为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。 (2)电阻箱的阻值应取R1= ,R2= 。(保留到个位),-39-,1,2,3,4,解析：(1)微安表改装为1 mA的电流表,需要并联小于其内阻的电阻,起分流作用,应选R1;改后的电流表再改装为大量程的电压表时,需要串联较大的电阻,起分压作用,应选R2。电路如图所示。
22、(2)微安表与R1并联,有Igrg=(I-Ig)R1,其中I=1 mA,Ig=100 A,rg=900 ,代入得R1=100 。改装后的电流表量程为I=1 mA,内阻为,改装后的电流表与R2串联,有IR2=U-IRg,其中U=3 V,得R2=2 910 。 答案：(1)见解析图 (2)100 2 910,-40-,1,2,3,4,4.在如图甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格均为“3.8 V 0.3 A”。合上开关S后,无论怎样移动滑片,A、B灯都不亮。,-41-,1,2,3,4,(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。 选择开关置于下列量程的 挡较为合适。(用字母序号表示,下同)
23、 A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V 测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为0,则故障是 。 A.A灯灯丝断开 B.B灯灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯被短路 (2)接着练习使用欧姆表的“1”挡测电阻,进行欧姆调零后: 测量前,一定要将电路中的开关S ; 测c、d间和e、f间电阻时,某次测量结果如图乙所示,读数为 ,此时测量的是 间电阻。根据小灯泡的规格计算出的电阻为 。,-42-,1,2,3,4,解析：(1)由于4节干电池串联后电动势为6 V,故量程应选10 V,B正确。 灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e、f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A正确。 (2)使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”。 温度高时灯丝的电阻大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻,而测量出的电阻是常温下的电阻。欧姆表读数应该为6 。由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为6 ,说明测量的应该是e、f间电阻。由R= 可求得电阻为12.7 。 答案：(1)B A (2)断开 6 e、f 12.7,
