高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第3讲 多用电表的原理与使用案 鲁科3-1

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得，业必贵于专精第3讲多用电表的原理与使用［目标定位]1.理解并掌握多用电表的工作原理。2。学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻.3.学会用多用电表检查电路的故障．一、多用电表的原理1．主要构造表头G是一只直流灵敏电流计．表头与电阻、拨动开关等组成不同的测量电路．2．工作原理(1)多用电表测直流电流和电压是利用电阻的分流和分压原理．（2)多用电表电阻挡测电阻是利用闭合电路的欧姆定律．（3）多用电表的结构：①当选择开关拨至触点1或2，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于串联阻值的大小不同,量程也不同，1的量程较大．②当选择开关拨至触点3或4时，表头与电阻串联，所以3、4为电压挡．由于串联阻值的大小不同，量程也不同．③当选择开关拨至触点5时，接通内部电源，此时为欧姆挡(如图1所示)．图1二、操作实践——练习使用多用电表1．电压、电流的测量（1）选择直流电流挡或电压挡合适的量程．（2）把多用电表串联或并联到电路中进行测量，注意使电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表．2．电阻的测量(1）先把开关旋到电阻挡的适当倍率，将红、黑两表笔的金属部分直接相连(短接），然后调节调零旋钮，使偏转的指针恰好停在“电阻挡"刻度线的零刻度处．（2）将红、黑表笔搭在电阻两端，读取表盘指针所指“电阻挡”刻度线的示数，指针的示数再乘以相应的倍率，即为所测电阻阻值.一、多用电表测量电阻的原理(欧姆表的原理)1．欧姆表测量电阻的理论根据是闭合电路欧姆定律（如图2甲所示)，所以通过表头的电流为:I＝eq\f(E,Rx＋R＋Rg＋r),Rx与电流I一一对应,故可以将表盘上的电流值改为电阻值，这样就制成了一个欧姆表．其中，R也叫调零电阻,R＋Rg＋r为欧姆表的内阻．2．当红、黑表笔断开时,电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞"（如图2乙所示）;当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0"（如图2丙所示）．图23．I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀．4．欧姆表偏角（偏角是指相对零电流位置或左端的“∞”刻度而言的）越大,表明被测电阻越小．5．中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R时，电流为I＝eq\f（E,Rx＋R0＋Rg＋r)＝eq\f（1,2）Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．二、用多用电表测电流、电压和电阻1．测量前首先进行机械调零，使用前若表针没有停在左端的“0”位置，要用螺丝刀转动调零定位螺丝,使指针指零．然后将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－"插孔．2．测量时应把选择开关旋到相应的测量挡位和量程上，读数时要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数．多用电表的面板上半部为表盘,下半部为选择开关。3．多用电表测电压、电流使用多用电表测电压、电流，应将选择开关旋到合适的挡位，使指针处于联偏值的eq\f（2,3)左右，可使读数更准确一些．测电流时应将表串联在电路中,测电压时，应将表并联在电路中，且电流都从红表笔流进，从黑表笔流出．4．多用电表测量定值电阻（1）选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。(2)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．（3)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．(4)换倍率测另一电阻时需要再一次进行欧姆挡调零，即需要重复(1）(2)（3)．（5）实验完毕，两表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF"挡或交流电压最高挡，若长期不用，应把电池取出．5．注意事项（1）测电压、电流时,读表盘的中间刻度线．要看清选择开关所选择的量程，弄清楚每一小格表示多少，确定应读到的有效数字的位数．(2）测电阻时注意：①选挡后要进行欧姆调零，换挡后要重新欧姆调零.②欧姆表选挡时应合理选择倍率,让指针指到中央刻度线附近，读数较为准确。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．典例精析例1把一量程6mA、内阻100Ω的电流表改装成欧姆表，线路如图3所示,现备有如下器材:A.电源E＝3V(内阻不计）；B。滑动变阻器0～100Ω；C.滑动变阻器0～500Ω；D.红表笔；E.黑表笔．图3（1）滑动变阻器选用________．（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________．答案（1)C(2)NM（3)1000Ω解析(1)两表笔直接接触时,调节滑动变阻器阻值使电流达到满偏Ig＝eq\f(E，Rg＋R0)，解得R0＝400Ω，故滑动变阻器应选C；（2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端;（3）电流I＝2mA时，有I＝eq\f（E,Rg＋R0＋Rx），解得Rx＝1000Ω.例2为确定某电子元件的电气特性，做如下测量．(1）用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转过大,因此需选择________倍率的电阻挡（填：“×10"或“×1k”)，并________再进行测量,多用表的示数如图4（a)所示，测量结果为________Ω.(a）（b）图4(2)将待测元件（额定电压9V）、蓄电池（动电势为6V）、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图(b)所示．添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性．本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到________挡(填“直流电压10V”或“直流电压50V")．答案(1)×10欧姆调零70(2)连线如图直流电压10V解析（1）用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大,说明电阻较小,因此需选择“×10”倍率的电阻挡,并欧姆调零后再进行测量，多用表的示数如题图(a）所示,测量结果为70Ω。(2）要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路．本实验中使用多用电表测电压，电动势为6V，选择开关应调到直流电压10V挡．例3如图5所示为一多用电表表盘．图5(1）如果用直流10V挡测量电压，则读数为________V。(2)如果用直流100mA挡测量电流，则读数为______mA.（3)如果用“×100”挡测电阻，则读数为________Ω。答案（1）6.6(2)66（3)800解析电压、电流读数时用中间刻度线，电压表读数为6。6V，电流表读数为66mA,欧姆表读数用上面刻度线，读数为800Ω。多用电表测量原理1．如图6所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5V，改装后，原来电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标为________,1mA刻度处应标为________．图6答案250Ω1000Ω解析因为R内＝eq\f（E，Ig）＝eq\f（1.5V，3mA)＝500Ω，I1＝eq\f(E，R内＋Rx1），2×10－3A＝eq\f（1。5V,500Ω＋Rx1)，所以Rx1＝250Ω。因为I2＝eq\f(E，R内＋Rx2),1×10－3A＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx2），所以Rx2＝1000Ω.多用电表的使用和读数2．某同学利用多用电表做了以下实验：(1）使用多用电表测电阻,他的主要实验步骤如下:①把选择开关旋到“×100”的欧姆挡上;②把表笔插入测试插孔中，先把两根表笔相接触,旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度线上；③把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针偏转较小；④换用“×10”的欧姆挡，随即记下欧姆数值；⑤把表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆,那么该学生在实验中有哪些操作是错误的？（三个错误)错误一：________________________________________________________________________;错误二：________________________________________________________________________；错误三：________________________________________________________________________.（2）如图7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100mA的量程，指针所示电流值为________mA;测直流电压时，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V.图7答案(1)错误一：换用“×10”的欧姆挡，应该换用“×1k"的欧姆挡．错误二：换挡后没有进行欧姆调零．错误三：使用完后没有将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)17004723。5解析(1)错误一：在用“×100”挡位置测量时，指针偏转较小，说明所测电阻阻值较大,为了减小读数误差，应使指针向右摆动,所以应该换用“×1k”的欧姆挡位；错误二：换挡后，还要重新进行欧姆调零；错误三：使用多用电表结束后，还要将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2）若用“×100"挡测电阻时,指针读数为:17．0×100Ω＝1700Ω若用量程100mA测直流电流时，读数为：4．7×10mA＝47mA若用量程50V测直流电压时,读数为23.5V。题组一欧姆表的原理1．一个用满偏电流为3mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500Ω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1mA处，则被测电阻的阻值为（）A．1000Ω B．5000Ω C．1500Ω D．2000Ω答案A解析本题主要考查对欧姆表的原理的理解．设欧姆表的内阻为R内,由欧姆定律知：3×10－3A＝eq\f(E，R内),1。5×10－3A＝eq\f（E，R内＋500Ω），所以R内＝500Ω，E＝1.5V,又1×10－3A＝eq\f（E,R内＋Rx），所以Rx＝1000Ω。2．如图1是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度eq\f(4,5)处．现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的eq\f(1，5)处，则该电阻的阻值为（)图1A．4R B．5RC．10R D．16R答案D解析当进行欧姆调零时,根据闭合电路的欧姆定律，此时欧姆表满偏,即Ig＝eq\f(E,R内），当测量阻值为R的电阻时,有eq\f（4Ig，5）＝eq\f(E，R内＋R）,设待测电阻阻值为R′，则有eq\f(Ig,5)＝eq\f（E,R内＋R′），联立各式即可得到结论．3．如图2所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA,内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”）．图2答案红5变大解析由I＝eq\f(E，Rg＋R＋r＋Rx）及Ig＝eq\f（E,Rg＋R＋r），且指针指中央，I＝eq\f（1,2)Ig＝150μA，联立解得Rx＝5kΩ;因欧姆表的内阻变大，同样的电阻值,电流变小，读数变大．题组二多用电表的使用4．甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时,他们都把选择开关旋到“×100”挡,并能正确操作．他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1k”挡,乙把选择开关旋到“×10”挡,但乙重新调零，而甲没有重新调零．则以下说法正确的是(）A．甲选挡错误,而操作正确B．乙选挡正确,而操作错误C．甲选挡错误,操作也错误D．乙选挡错误，而操作正确答案D解析在使用多用电表的欧姆挡时一定要先进行欧姆调零,再测量；同时为了减小误差，要尽量使指针指在中间刻度附近,即要合理地选择倍率挡位．5．用多用电表的欧姆挡（×1k）检验性能良好的晶体二极管，发现多用电表的指针向右偏转的角度很小,这说明（）A．二极管加有正向电压，故测得电阻很小B．二极管加有反向电压，故测得电阻很大C．此时红表笔接的是二极管的正极D．此时红表笔接的是二极管的负极答案BC题组三多用电表的测量和读数6．为了测量某一个电阻Rx的阻值：某同学先用多用电表粗测其电阻．用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×100"挡位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡“________”挡位(填“×1k”或“×10”），然后______________，再次测量电阻Rx的阻值，其表盘及指针所指位置如图3所示,则此段电阻Rx的电阻值为________Ω。测量完毕，断开红、黑表笔,将选择开关指向________．图3答案×10把红、黑表笔对接进行欧姆调零110“OFF”挡或交流电压最高挡7．用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至“×100”的挡时,测量时指针停在刻度盘0Ω附近处，为了提高测量的精确度，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“×1k”挡C．将选择开关拨至“×10"挡D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端,记下读数E．调节调零电阻，使指针停在0Ω刻度线上F．将选择开关拨至交流电压最高挡上将上述步骤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4所示,则此未知电阻的阻值是Rx＝________。图4答案CAEDF160Ω8．在练习使用多用电表的实验中（1)某同学连接的电路如图5所示图5①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过________的电流；②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的电阻；③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关,并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是__________两端的电压．（2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若()A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B．测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25ΩD．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零,但测量值将略偏大答案(1)①R1②R1和R2串联③R2(或电源)（2）D解析（1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，多用电表与R1串联，此时多用电表测得的是通过R1的电流．②切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时,测得的是R1和R2的串联总电阻．③选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关,且滑动变阻器的滑片移至最左端时，电阻R1被短路，此时多用电表示数等于电阻R2两端的电压,也等于电源的路端电压．(2）双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值,应偏小，A选项错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B选项错误;选择开关对应“×10”倍率时，指针位于20与30正中间时,测量值应小于250Ω，C错误；电池用时间太久，电动势减小，虽然完成调零,但中值电阻偏小，测量时读数将比真实值偏大，D选项正确．9．用如图6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6(1)旋动部件________，使指针对准电表的“0”刻线．（2)将K旋转到电阻挡“×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（1)S(3)T0刻线(4)ADC解析用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，用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0刻线”．然后旋动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线"），接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,测量被测电阻的阻值．若在测量过程中,发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大,这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1k”挡位.题组四用多用电表检查电路故障10．如图7所示，电路中有三根导线，其中一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的．为了查出断导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数．下列选项中符合操作规程的是(）图7A．直流10V挡B．直流0.5A挡C．直流2.5V挡D．欧姆挡答案A解析因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不行．由于电路中电源电动势为6V,所以选用直流2。5V挡也不安全．估测电路中电流的最大值可能为Im＝eq\f（E,R2）＝eq\f（6,5)A＝1.2A，所以选用直流0.5A挡也不对，只能选用直流10V挡．11．如图8为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接,ab间,bc间、cd间分别连接