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28多用电表
8
多用电表
[学习目标] 1.初步了解多用电表的原理.(重点) 2.通过对欧姆表的讨论,进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力,知道欧姆表测量电阻的原理.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.(重点) 3.了解多用电表的基本结构,通过实际操作学会使用多用电表测量电压、电流和电阻. 4.会用多用电表测量二极管的正、反向电阻,并据此判断二极管的正、负极,会用多用电表探索简单黑箱中的电学元件.(难点)
[知识清单]欧姆表
1.原理依据制成的,它是由改装而成的.
2.内部构造由、和三部分组成.
3.测量原理
图2-8-1
如图2-8-1所示,当红、黑表笔接入被测电阻Rx时,通过表头的电流I=
.改变Rx,电流I随着改变,每个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值.
当不接电阻直接将两表笔连接在一起时,调节滑动变阻器使电流表达到满偏,此时有Ig=
,若外加电阻Rx=R+Rg+r时,电流为I=
=
Ig,此时电流表指针在刻度盘的中央,该电阻叫中值电阻.
[思考]
当欧姆表的指针指在刻度盘的正中央时,被测电阻Rx的值是多少?
[判断]
(1)欧姆表指针偏角越大,表明被测电阻越大.()
(2)欧姆表红表笔接表内电源的正极.()
(3)欧姆表测电阻时,指针偏角偏大,应换大倍率档.()
多用电表
1.用途共用一个表头,可分别测量、、等物理量.
2.最简单的多用电表原理图
如图2-8-2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2-8-2
3.外形构造如图2-8-3所示,选择开关周围有不同的测量功能区域及量程,选择开关旋到不同的位置,多用电表内对应的仪表电路被接通,就相当于对应的仪表.在不使用时,应把选择开关旋转到OFF档或.
图2-8-3
[思考]
在学习多用电表这节课之前,老师给每一个学习小组一个多用电表,观察表盘后,一个同学发现表盘最上面的刻度是不均匀的,并且零点在右端.电流表的零刻度在左边,为什么欧姆表的刻度线的零点在右边?
它为什么是不均匀的?
[判断]
(1)多用电表所有刻度线都是均匀的.()
(2)用多用表无论是测电压或是测电流时电流总是从红表笔流入,从黑表笔流出.()
多用电表的使用
1.测电压
(1)选择档合适的量程,并将旋至相应位置.
(2)将多用电表在待测电阻两端,注意接触点的电势应比高.
(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值,读数时注意所表达的电压值.
2.测电流
(1)选择直流电流档合适的量程.
(2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表在电路中.
(3)读数时,要认清刻度盘上的.
注意:
电流应从红表笔流入多用电表.
3.测电阻
(1)要将选择开关扳到档上,此时红表笔连接表内电源的极,黑表笔连接表内电源的极.选好倍率后,先
,然后测量.测量完毕,应把选择开关旋转到档或交流电压最高档.
(2)用多用电表测电压、测电流及测电阻时,电流都是从表笔流入电表,从表笔流出电表.
4.二极管的特点及其电阻测量
①特点:
如图2-8-4所示,它由材料制成,有两个电极.
图2-8-4
②电阻测量:
正向电阻,反向电阻,可用多用电表判断它的或区分它的,二极管具有性.
[思考]
用多用电表的欧姆档测甲元件的电阻时发现偏转角较大,接着去测乙元件的电阻时,发现偏转角很小,两个元件的电阻大小关系怎样?
[判断]
(1)使用多用电表欧姆档测电阻时,指针摆动角度越大,测量越精确.()
(2)欧姆表的每一档的测量范围都是0~∞,所以使用过程中可以不用换档,直接测电阻.()
(3)用不同档的欧姆表测量同一电阻的阻值时,误差大小是一样的.()
预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面
探究一 欧姆表的原理及应用(深化理解)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.欧姆表测电阻时电流从红表笔流入欧姆表吗?
2.欧姆表的刻度盘是怎样刻度的?
第2步 结论——自我总结,素能培养
1.原理如图2-8-5所示
甲 乙 丙
图2-8-5
其中R叫调零电阻,R+Rg+r为欧姆表的内阻.
2.刻度标注
刻度
标注方法
标注位置
“0”
红黑表笔短接
调节调零电阻使指针满偏
被测电阻Rx=0
满偏电流Ig处
“∞”
红黑表笔不接触
表头指针不偏转
被测电阻Rx=∞
电流为零处
中值
电阻
Rx=r+R+Rg
刻度盘
正中央
“Rx”
红黑表笔接Rx
Ix=
Rx与Ix一一对应
与Rx对应的电流Ix处
第3步 例证——典例印证,思维深化
例1. 如图2-8-6所示为欧姆表的原理示意图.其中,电流表的满偏电流为300μA,内阻Rg=100Ω,调零电阻最大值R=50kΩ,串联的定值电阻R0=50Ω,电源电动势E=1.5V.当电流是满偏电流的二分之一时,用它测得的电阻Rx是多少?
图2-8-6
【思路点拨】 欧姆表测电阻时,本质上组成了闭合电路,此题可借助欧姆定律分析.
利用欧姆表测电阻时,欧姆表与被测电阻组成了闭合电路,欧姆调零时,满足Ig=
,当被测电阻为R测时,满足I=
.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
1.关于欧姆表,下列说法正确的是( )
A.欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的
B.由于电流和电阻成反比,所以刻度盘上的刻度是均匀的
C.使用欧姆表时,选择好一定量程的欧姆档后首先应该将两表笔短接,进行电阻调零,换档后不必重新调零
D.若测量时指针偏角较小,应换用较小倍率档测量
2.把一个满偏为6mA的电流表改装成欧姆表,其中电源电动势为3V.在测电阻时,电流表指针指在表盘上2mA处,则改成相应的电阻刻度时,应是( )
A.250Ω B.500ΩC.1000ΩD.1500Ω
探究二 多用表测电阻的使用方法(深化理解)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.使用多用表能否直接测正在发光小灯泡的电阻?
2.若用多用表测电阻时,发现指针偏角偏大,说明被测电阻是大电阻还是小电阻?
第2步 结论——自我总结,素能培养
1.使用多用电表测电阻的步骤
(1)机械调零:
使用前若表针没有停在左端“0”位置,要用螺丝刀转动指针定位螺丝,使指针指电流的零.
(2)选档:
估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆档的合适档位.
(3)欧姆调零:
将红、黑表笔短接,调整调零电阻旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处.
(4)测量读数:
将两表笔分别与待测电阻的两端接触,表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值.
(5)测另一电阻时重复
(2)(3)(4).
(6)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档.
2.测电阻时应注意的问题
(1)选档后要进行欧姆调零.
(2)换档后要重新欧姆调零.
(3)被测电阻要与电源、其他元件分离,不能用手接触表笔的金属杆.
(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率.
(5)使用后,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”档或交流电压最高档.
(6)若长期不用,应把电池取出.
第3步 例证——典例印证,思维深化
例2. (2011·北京高考)用如图2-8-7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:
图2-8-7
(1)旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线.
(2)将K旋转到电阻档“×100”的位置.
(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,再完成读数和测量.
A.将K旋转到电阻档“×1k”的位置
B.将K旋转到电阻档“×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
【思路点拨】
(1)熟知表盘板面,清楚各旋钮功能.
(2)严格按步骤操作.
多用电表测量电阻的步骤
(1)首先进行机械调零;
(2)估测电阻的大小,选择合适的欧姆档(使指针指在
R中~4R中范围内),进行欧姆调零;
(3)测电阻时,指针必须指在中值电阻附近,否则要重新选择欧姆档;用指针指示的数值乘以倍率,其结果就是被测电阻的阻值.
(4)换档后必须重新进行欧姆调零.
(5)多用电表使用完毕,表笔必须从插孔中拨出,并将选择开关旋至“OFF”位置或交流电压最高档.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
3.(多选)下列说法中正确的是( )
A.欧姆表的每一档测量范围都是0到∞
B.欧姆表只能用来粗略地测量电阻
C.用欧姆表测电阻,指针越接近刻度中央误差越大
D.用欧姆表测电阻,指针越靠近刻度右边误差越小
4.一多用电表的电阻档有三个倍率,分别是×1、×10、×100.用×10档测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到________档.如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是________,若补上该步骤后测量,表盘的示数如图2-8-8所示,则该电阻的阻值是______________Ω.
图2-8-8
若将该表选择开关置于1mA档测电流,表盘示数仍如图所示,则被测电流为________mA.若用直流15V档测量电压,则读数为________V.
探究三 电学黑箱问题(拓展延伸)
第1步 探究——分层设问,破解疑难
1.分析电学中黑箱问题可否用欧姆表直接探测?
2.若黑箱内存在二极管,能用欧姆表确定吗?
第2步 结论——自我总结,素能培养
1.“电学黑箱”的种类
一般有四种:
(1)纯电阻黑箱;
(2)纯电源黑箱;
(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱;(4)含电容器、二极管的黑箱.
2.常见元件的特性及测量现象
元件
特性
不分极性,正向、反向电阻大小相等
单向导电性,正向、反向电阻差值很大
直流电路中相当于断路,欧姆表测量时指针先偏转,又回到“∞”刻度
提供电压,用电压表测量,如果在两测量点间电压最大,说明两点间有电源
3.用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后,再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理,最后确定出元件的位置和连接方式.
第3步 例证——典例印证,思维深化
例3. 如图2-8-9所示的黑盒子内有由导线和三个阻值均为R的电阻组成的电路,盒外有三个接线柱,测得三个接线柱间的电阻分别为:
R12=0.5R,R23=R,R13=1.5R,请在题图中画出盒内电阻的接线图.
图2-8-9
应用多用电表探测黑箱应注意问题
(1)用多用电表判断黑箱内的电学元件时,应首先用电压档测量各接点间的电压,判断黑箱内是否含电源.
(2)含电源的部分绝不能再用欧姆表进行探测.
第4步 巧练——精选习题,落实强化
5.晶体二极管是电子电路中的常用元件,用多用电表欧姆档可粗略测量它的好坏.如图2-8-10所示,是用多用电表欧姆档(×10Ω)测试三只二极管的示意图,由图可知哪个图中的二极管是好的,哪端为它的正极,正确的是( )
图2-8-10
A.甲,a B.乙,aC.丙,bD.乙,b
图2-8-11
6.用多用电表探测图2-8-11所示黑箱发现:
用直流电压档测量,E、G两点间和F、G两点间均有电压,E、F两点间无电压;用欧姆档测量,黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点,红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点,阻值很小,但反接阻值很大.那么,该黑箱内元件的接法可能是下图中( )
电路故障的分析与检测方法
电路故障一般都含有两方面内容:
一是故障的性质,即短路还是断路;二是故障的位置,即故障发生在哪个元件上.所以一个电路中的故障,要从这两个方面分析.只有确定了电路故障的性质和故障发生的位置,才能完整地确定出电路的故障.
1.根据串、并联电路的特点判断:
电路故障的判断问题可以考查学生对电路的组成(结构)、特点等知识的理解程度.因此,把握电路的结构、特点是解决这类问题的前提.
2.用电压表判断电路故障的方法
(1)电压表有示数的原因:
电压表两接线柱间含电源部分的电路为通路,同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时,电压表有示数.
(2)电压表无示数的原因:
①电压表两接线柱间含电源部分的电路为断(开)路.
②电压表两接线柱间含电源部分虽然为通路,但与电压表并联的部分电路出现了短路现象.
图2-8-12
例4. (多选)在如图2-8-12所示的电路中,闭合开关时,灯不亮,已经确定是灯泡断路或短路引起的,在不能拆开电路的情况下(开关可闭合,可断开),现用一个多用电表的直流电压档、直流电流档和欧姆档分别对故障电路作了如下检查并作出判断(如下表所示):
次序
操作步骤
现象和结论
1
闭合开关,选直流电压档,红、黑表笔分别接a、b
指针偏转,灯断路;指针不偏转,灯短路
2
闭合开关,选直流电流档,红、黑表笔分别接a、b
指针偏转,灯断路;指针不偏转,灯短路
3
闭合开关,选欧姆档,红、黑表笔分别接a、b
指针不动,灯断路;指针偏转,灯短路
4
断开开关,选欧姆档,红、黑表笔分别接a、b
指针不动,灯断路;指针偏转最大,灯短路
以上操作和判断正确的是( )
A.1 B.2 C.3D.4
【思路点拨】 已知电路故障在灯泡上,不是断路就是短路,用直流电压档,测a、b两点,若电表有示数,说明灯泡断路,若电表无示数,说明灯泡短路.使用欧姆档,应先使被测电路断开电源,指针不动,说明灯泡断路,指针偏转最大,说明灯泡短路.
——[先看名师指津]——————————————
用电压表判断电路短路、断路的一般规律
(1)短路故障的判断:
将电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联.当电压表示数为零时,该并联电路某部分被短路;当电压表示数不为零时,该并联电路没有被短路.
(2)断路故障的判断:
将电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表有示数,则该并联电路某部分出现断路.
巧练——精选习题,落实强化
7.如图2-8-13所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接处的接点.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:
电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.
图2-8-13
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的__________档.在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的________档.
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明________可能有故障.
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤.
课时作业(十七) 多用电表的原理 实验:
练习使用多用电表
[全员参与·基础练]
1.(多选)关于多用电表表面上的刻度线,下列说法中正确的是( )
A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一个刻度
B.电阻刻度是不均匀的
C.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应
D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应
2.有一个多用电表,其欧姆档的四个量程分别为:
“×1”“×10”“×100”“×1k”,某同学把选择开关旋到“×100”档测量一未知电阻时,发现指针偏转角很大,为了减小误差,它应该( )
A.换用“×1k”档,不必重新调整调零旋钮B.换用“×10”档,不必重新调整调零旋钮
C.换用“×1k”档,必须重新调整调零旋钮D.换用“×10”档,必须重新调整调零旋钮
3.如图2-8-14所示是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图中的( )
图2-8-14
4.把一量程6mA、内阻100Ω的电流表改装成欧姆表,线路如图2-8-15所示,现备有如下器材:
A.电源E=3V(内阻不计);B.变阻器0~100Ω;C.变阻器0~500Ω;D.红表笔;E.黑表笔;
图2-8-15
(1)变阻器选用________.
(2)红表笔接________端,黑表笔接________端.
(3)电流表2mA刻度处换成电阻刻度,其电阻值应为________.
5.用多用电表测电阻.
图2-8-16
(1)每次换档后,需重新________,再进行测量.
(2)如果表的指针偏转过大,为使测量比较精确,应将选择开关拨至倍率较________(填“大”或“小”)的档位上.
(3)某次测电阻时,表的指针位置如图2-8-16所示,则该电阻的测量值是________Ω.
6.一只多用电表的测量电阻部分共分×1、×10、×100、×1k四档,表面电阻刻度如图2-8-17(a)所示,某学生用这只多用电表来测一个电阻的阻值,他选择×100档,并按使用规则正确的调整好了多用电表,测量时表针的偏转如下图(b)所示,为使测量结果尽可能准确,他决定再测量一次,再次测量中,他应选择的是________档;在后面所给的几个操作步骤中,不需要进行的是________(填步骤前的字母代号);在应该进行的操作步骤中,按顺序应选①________,②________,③________,④________,⑤________.(填步骤前的字母序号)
图2-8-17
A.把两根表笔短接
B.将选择开关旋转到上面所选择的量程上
C.将选择开关放置到交流电压的最高档
D.在两表笔分离的情况下,调节电表的指针定位螺丝,使指针指在最左端零位
E.把两根表笔分别与待测电阻两端接触,指针稳定后读出电阻值
F.调节欧姆档的调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上
7.某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆档“×1”档测量时,指针指示位置如图2-8-18所示,则其电阻值是________.如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆档是________.改变档位调整倍率后,要特别注意重新________.
图2-8-18
8.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.
[超越自我·提升练]
9.如图2-8-19所示为J0411多用电表示意图.其中A、B、C为三个可调节的部件.某同学在实验室中用它测量一阻值约为1~3kΩ的电阻.他测量的操作步骤如下:
图2-8-19
(1)调节可动部件________,使电表指针指向________.
(2)调节可调部件________,使它的尖端指向________位置.
(3)将红黑表笔分别插入正负插孔中,笔尖相互接触,调节可动部件________,使电表指针指向________位置.
(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接,进行测量读数.
(5)换测另一阻值为20~25kΩ的电阻时,应调节B,使它的尖端指向“×1k”的位置,此时还必须重复步骤________,才能进行测量,若电表读数如上图所示,则该待测电阻的阻值是________.
10.有一只电阻和一只半导体二极管串联,装在盒子里.盒子外面只露出三个接线柱A、B、C,如图2-8-20甲所示,今用多用电表的欧姆档进行测量,测量的阻值如下表所示,试在虚线框(图乙)中画出盒内元件的符号和电路.
红表笔
A
C
C
B
A
B
黑表笔
C
A
B
C
B
A
阻值
有阻值
阻值同
AC间
测量值
很大
很小
很大
接近AC
间电阻
11.
(1)如图2-8-21所示,是某同学用多用电表欧姆档测量一个电阻阻值的示数和档位情况,则这个电阻的阻值约为________Ω.为了测量得更精确些,该同学进行了第二次测量,请选择下面列出的有关步骤,并按先后顺序写出:
________.
A.将两表笔短接,欧姆调零;
B.将两表笔分别跟被测电阻两端接触,观察指针位置,记下电阻值;
C.将面板上的旋钮旋至×10档;
D.将面板上的旋钮旋至×1k档;
(2)如果此图是该同学用直流5mA档测量电流,则电流为________mA.
图2-8-21
12.用多用电表的欧姆档测量一未知电阻的阻值,若将选择倍率的旋钮拨至“×100Ω”的档时,测量时指针停在刻度盘0Ω附近处,为了提高测量的精确性,有下列可供选择的步骤:
A.将两根表笔短接B.将选择开关拨至“×1Ω”档
C.将选择开关拨至“×10Ω”档D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端,记下读数
E.调节欧姆调零旋钮,使指针停在0Ω刻度线上F.将选择开关拨至交流电压最高档上
将上述中必要的步骤选出来,这些必要步骤的合理顺序是________(填写步骤的代号);若操作正确,上述D步骤中,指针偏转情况如图2-8-22所示,则此未知电阻的阻值Rx=________.
图2-8-22
8
多用电表
欧姆表
[思考]
【提示】 根据Ig=
,
Ig=
,
解得Rx=Rg+r+R,称为中值电阻.欧姆表测电阻时,中值附近读数较为精确.
[判断]
(1)×
(2)×(3)×
多用电表
[思考]
【提示】 这是欧姆表的刻度线,欧姆表的改装是根据闭合电路欧姆定律,用表头中的电流替代待测电阻,由电流为I=
可以知道,电流I与待测电阻Rx有一一对应关系,但不是正比关系,所以刻度是不均匀的,且Rx越小电流越大,指针的偏角越大,当Rx=0(即两表笔短接)时电流最大,在刻度的最右端应该标0,故欧姆表的零刻度在右端.
[判断]
(1)×
(2)√
多用电表的使用
[思考]
【提示】 据多用电表的表盘可知,测甲元件偏转角大,说明电阻小,测乙元件偏转角小,说明电阻大,所以R乙>R甲.
[判断]
(1)×
(2)×(3)×
例1.【解析】 用欧姆档测量电阻时,对电路应用闭合电路欧姆定律,当电流表满偏时有:
Ig=
,其中R内为欧姆表的内阻.
所以有:
R内=
=
Ω=5000Ω
用它测量电阻Rx时,当指针指在表盘中央时有
Ig=
得:
Rx=
-R内=5000Ω
故测得的电阻Rx是5000Ω.
【答案】 5000Ω
例2.【解析】 多用电表测量电阻时,在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上,若指针不在零刻度线上,用螺丝刀小心转动调零螺丝S,使指针对准电流的“0”刻线.然后转动选择开关K,选择量程,再将两表笔短接,调整调零电阻的旋钮T,使指针
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