2023学年新教材高中物理闭合电路欧姆定律与科学用电3科学测量：用多用电表测量电学量

--10-3节科学测量:用多用电表测量电学量试验必备·自主学习【试验目的】通过分析多用电表的电路图,把握多用电表的原理。知道多用电表使用的留意事项,会用多用电表测量电压、电流和电阻。【试验器材】多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。【思考争论】依据多用电表的外形推断,多用电表的用途是什么?提示:多用电表也称“万用表”,是一种集测量电压、电流和电阻等功能于一体的仪器。【试验原理与设计】一、欧姆表1.原理:依据闭合电路欧姆定律制成的,它是由电流表改装而成的。2.内部构造:R时,通过表头的电流I=xR,电流Ix由R时,通过表头的电流I=xR,电流IxRxIRx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。gR=R+R+rI=x g=Ig盘的中心,该电阻叫中值电阻。4.刻度的标定:R,R+R+rg刻度刻度标注方法标注位置“0”使指针满偏被测电阻R=0xg“∞”电流为零处x中值电阻R=r+R+Rxg刻度盘正中心由于电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的。二、多用电表1.用途:共用一个表头,可分别测量电压、电流、电阻等物理量。2.最简洁的多用电表原理图:1电流表2欧姆表使用,接通3时,可作为电压表使用。3.外形构造:如下图,选择开关四周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OFF挡或沟通电压最高挡。试验步骤试验过程·探究学习试验步骤1.预备:观看多用电表的外形,生疏选择开关的测量工程及量程。检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。假设不指零,则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零。将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。2.测电压、电流:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。假设不指零,则可用小螺丝刀进展机械调零。将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。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,测量小灯泡两端的电压。(4)如图乙所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。使用多用电表测量电压和电流时,电流是从哪个表笔流入多用电表的?提示:使用多用电表测量电压和电流时,电流是从红表笔流入黑表笔流出。红表笔接触点的电势比黑表笔高。

(物理观念使用多用电表测量电压和电流时,如何选择挡位?提示:使用多用电表测量电压和电流时,要留意选择适宜的量程,尽量使指针超过量程的一半。3.测电阻:机械调零:使用前假设表针没有停在左端“0”位置,要用螺丝刀转动指针定位螺丝,使指针指零。选挡:估量待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的适宜挡位。欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整欧姆调零旋钮,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)试验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或沟通电压最高挡。用多用电表测电阻时需要欧姆调零吗?改用不同倍率的欧姆挡再来测电阻还需重调零吗?

(科学探究(物理观念提示:需要。测量电阻之前应领先把两表笔直接接触,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”。改用不同倍率的欧姆挡后必需重复这项操作。用多用电表测电阻时两手能接触表笔的金属局部吗?数据收集与分析提示:不能。测量电阻时两手不能接触表笔的金属局部,否则就把人的电阻并联在电路中。数据收集与分析

(科学思维测电阻时,电阻值等于表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。假设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;假设表盘的0.2、0.02、0.5、0.05使用多用电表能否直接测正在发光的小灯泡的电阻?提示:使用欧姆挡测电阻时,多用电表内部有电源,假设不断开电路,直接测量正在发光的灯泡,电路中存在两个电源。假设用多用电表测电阻时,觉察指针偏角偏大,说明被测电阻是大电阻还是小电阻?如何调整倍率?误差分析提示:假设用多用电表测电阻时,觉察指针偏角偏大,说明电流偏大,被测电阻为小电阻。应换更小的倍率。误差分析电池长时间使用后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要准时换电池。欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。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,使指针指中值四周。读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。试验研析·创学习类型一教材原型试验1试验原理和试验操作1】R1试验原理和试验操作g 0E,内阻为r,则以下说法中错误的选项是 (G接表内电池负极的应是红表笔,测量时遵循“红进黑出”原则C.电阻挡对应的刻度不均匀,且“∞”刻度一般在刻度盘的右端D.每次换电阻倍率挡时,都需重欧姆调零,调零后刻度盘中心刻度值是r+R+Rg 0【解析】CG表改装的,故A负极的应是红表笔,测量时遵循“红进黑出”原则,故B正确。欧姆表零刻度线在最右侧,最大刻度线在最左侧,故C错误。每次换电阻倍率挡时,都需重欧姆调零,调零后刻度盘中心刻度r+R+R,故D多用电表欧姆挡的使用:g 0多用电表欧姆挡的使用:选择适当的量程,选挡时假设无法估量待测电阻的阻值,应将选择开关先旋到“×1”挡,欧姆调零后,将红黑表笔分别接到电阻两端,假设指针偏角较小,再渐渐增大量程,直到指针指在中值电阻四周为止。每转变一次量程,要重进展欧姆调零,使用同一量程测量不同的电阻时,无需重调零。(3)测量时待测电阻要跟其他元件、电源断开。22试验数据处理【典例2】如下图为多用电表的刻度盘,表针如下图。假设选用的倍率为“×100”,则所测电阻的阻值为 Ω;假设要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻,为了使测量结果比较准确,应选用的欧姆挡是 (选填“×10”“×100”或“×1k”)。假设选用的量程为50mA的电流挡,则所测电流为 mA;假设选用的量程为250mA的电流挡,则所测电流为 mA。假设选用的量程为10V的电压挡,则所测电压为 V。【解析】(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻,由图示可知,电阻阻值为:15×100Ω=1500Ω;多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻,为了使测量结果比较准确,应选用的欧姆150mA1mA30.8mA。250mA5mA154mA;10V0.2V6.1V。答案:(1)1500×1k(2)30.8154(3)6.1多用电表的读数留意事项:用欧姆表测电阻:指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数;要选择适宜的挡位,使指针指在中心刻度线四周。多用电表的读数留意事项:用多用电表测电压电流:先确定量程,再由表盘确定其分度值,然后再读出其示数。类型二创型试验【典例3使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表60mA时,将多用电表调至×1Ω仪器连线如图甲所示(a和ba为(选填“红”或“黑”)色。假设适当调整电阻箱后,多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为Ω。电流表的读数为 mA,电阻箱的读数为Ω。计算得到多用电表内电池的电动势为 V。(保存3位有效数字)【解析】(1)多用电表在使用时必需使电流从红表笔(正接线柱)流进,黑表笔(负接线柱)流出,串联的电流表也必需使电流从正接线柱流进,负接线柱流出,所以可以推断电流是从a表笔流a(3IgRr+r+Rg g(2)多用电表用×1Ω14.0×1Ω=14.0Ω;电流表的量程是60mA,1(3IgRr+r+Rg gR时,这时表头半偏,表针指在欧姆表盘的中值上,所以R又称为中值g g1Ω挡测量时中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15Ω,在(2)中多用电表外的14.0Ω53.0mAE=I(R+R)=0.053×内 外(15+14)V=1.537V≈1.54V。答案:(1)黑(2)14.053.04.6(3)1.54创角度创措施创角度创措施欧姆表与电压表串联组成闭测定欧姆表电源的电合电路动势和内电阻欧姆表与电流表串联组成闭测定欧姆表电源的电合电路动势和内电阻【创探究】当欧姆表与电压表串联形成闭合电路,电压表示数和欧姆表示数分别表示什么?提示:当欧姆表与电压表串联形成闭合电路,电压表示数为电压表所分电压,欧姆表示数为电压表的内阻。当欧姆表与电流表串联形成闭合电路,电流表示数和欧姆表示数分别表示什么?提示:当欧姆表与电流表串联形成闭合电路,电流表示数为闭合电路干路电流,欧姆表示数为电流表的内阻。课堂检测·素养达标用关于多用电表外表上的刻度线,以下说法中不正确的选项是( )A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一个刻度盘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【解析】选D。多用表中,直流电流和电压刻度是均匀的,但电阻刻度不均匀,A、B选项正确;电阻零刻度对应IgI=0C选项正确。应选D【加固训练】关于欧姆表及其使用中的问题,以下说法正确的选项是 (接表内电源负极的应是黑表笔换挡后,都要重调整调零电阻,使指针指向右边“0”刻度处C.表盘上所标明的电阻阻值刻度是均匀的D.表盘刻度最左边所表示的电阻阻值为零【解析】BA行短接调零,故B正确;电流I=,电流与电阻不成反比,所以刻度盘上的刻度是不均匀的,左边密右边疏,故C错误;表盘刻度最左边表示电流为零,而电阻阻值则为无穷大,故D错误。2.某同学用多用电表按如下图电路进展了正确的测量。闭合开关S后,多用电表直接测出的是行短接调零,故B正确;电流I=,电流与电阻不成反比,所以刻度盘上的刻度是不均匀的,灯泡L灯泡L通过灯泡L灯泡L【解析】选C。闭合开关后,多用电表是串联到电路中,是选择的电流挡,即测量的是干路电流,CA、B、D如下图,为J0411多用电表示意图。其中A、B、C为三个可调整的部件。某同学在试验室1～3kΩ(1)调整可动部件 ,使电表指针指向 。(2)调整可调部件,使它的尖端指向 位置。将红、黑表笔分别插入正负插孔中,笔尖相互接触,调整可动部件 ,使电表指针指向 位置。将两只表笔分别与待测电阻两端相接,进展测量读数。换测另一阻值为20～25kΩ的电阻时,应调整B,使它的尖端指向“×1k”的位置。此时还必需重复步骤 ,才能进展测量,假设电表读数如下图,则该待测电阻的阻值是 。【解析】(2)选择适宜的挡位:因电阻为1～3kΩ,为使指针指在中心刻度四周,选择×100Ω即可。(3C,使电表指针指向表盘右边的欧姆挡零刻线位置。(520～25kΩ的电阻时,应调整B,使它的尖端指向“×1k”的位置,此时还必需重进展欧姆调零,即重复步骤(3),图示读数为:22×103Ω=22kΩ。答案:(1)A左边零刻度处(2)“×100”的倍率挡(3)C右边电阻零刻度处(5)(3)22kΩ【总结提升】多用电表使用“五步”法选倍率,一般要选择比被测电阻的估量值低一个数量级的倍率,如估量值为200Ω就应中选×10进展欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进展测量。(4)将指针示数乘以倍率,得测量值。(5)测量完毕后,将选择开关扳到OFF特别留意:用欧姆挡测电阻时,假设指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应当适当增大倍率重调零后再测量;假设指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应当适当减小倍率重调零后再测量。6mA100Ω:A.E=3V(内阻不计);B0～100Ω;C.0～500Ω;D.红表笔;E.黑表笔。变阻器选用 。红表笔接 端,黑表笔接 端。【解析】(1)两表笔直接接触时,调整变阻器阻值使电流到达满偏I=gR【解析】(1)两表笔直接接触时,调整变阻器阻值使电流到达满偏I=gR=400Ω,0故变阻器应选C;(3)电流I=2mAI=(3)电流I=2mAI=R=1000Ω。x答案:(1)C(2)NM(3)1000Ω如下图是某同学连接的试验实物图,闭合开关S后,觉察A、B灯都不亮,他承受以下两种方法检查故障:(1)用多用电表的直流电压挡进展检查:①那么选择开关应置于以下量程的 挡。A.2.5V B.10V C.50V D.250V②在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触 (选填“a”或“b”)。③该同学测试结果如表所示,依据测试结果,可以判定故障是 。(假设只有一处故障)测试点电压示数a、b有示数c、b有示数c、d无示数d、f有示数A.AC.cd(2)用欧姆挡检查:BBD.df①测试前,应将开关S (选填“断开”或“闭合”)。②测量结果如表所示,由此可以断定故障是 (ABA