第6讲　实验：用多用电表测量电学中的物理量

第6讲实验：用多用电表测量电学中的物理量一、实验目的1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。3．会用多用电表检测二极管、探索黑箱中的电学元件。二、实验原理1．多用电表的工作原理：闭合电路的欧姆定律、电路的串联与并联。2．认识多用电表：下图是一种多用电表的外形图。表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能的区域及量程。3．二极管的单向导电性(1)晶体二极管：由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。(2)晶体二极管具有单向导电性：当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。三、实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。四、实验步骤1．观察多用电表：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。2．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。3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。4．测量小灯泡的电压和电流。(1)按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。(2)按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。5．测量定值电阻(1)根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处。(2)将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数。(3)读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果。6．测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。五、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。记录电阻读数时一般用科学计数法表示。2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01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。六、注意事项1．使用前要机械调零。2．两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。3．测电阻时(1)指针指在中值附近较准，否则换挡。(2)每换一挡必须重新欧姆调零。(3)读出示数要乘以倍率。4．使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。七、误差分析1．偶然误差(1)估读时易带来误差。(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。2．系统误差(1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。(2)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。一、基础考法保住分考查点(一)多用电表的原理1.电流表改装成欧姆表的电路如图所示，两表笔直接相连时，指针指在表盘刻度“5”上。两表笔之间接有600Ω的电阻时，指针指在刻度“1”上。求刻度“3”应标注的电阻值R。答案：100Ω2．某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。解析：(1)实物连线如图所示。答案：(1)见解析图900

R1

(2)45

5(3)0

35000.0考查点(二)多用电表的使用3．在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学使用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值Rx，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如图1所示。以下是接下来的测量过程：a．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔b．旋转选择开关至交流电压最大量程处(或“OFF”挡)，并拔出两表笔c．将选择开关旋到“×1”挡d．将选择开关旋到“×100”挡e．将选择开关旋到“×1k”挡f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔以上实验步骤中的正确顺序是______________(填写步骤前的字母)。(2)重新测量后，指针位于如图2所示位置，被测电阻的测量值为______Ω。(3)如图3所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为Ig＝100μA，电池电动势为E＝1.5V，则该欧姆表的内阻是______kΩ，表盘上30μA刻度线对应的电阻值是______kΩ。解析：(1)因为在“×10”挡时，指针偏转角度过小，即被测电阻较大，所以应选用较大倍率挡位测量，故先将选择开关旋到“×100”挡；后欧姆调零，即将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔；再将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔；最后归位，即旋转选择开关至交流电压最大量程处(或“OFF”挡)，并拔出两表笔。所以操作顺序是dafb。(2)题图2中指针读数为22.0，由(1)可知欧姆表倍率为“×100”，故被测电阻的测量值为22.0Ω×100＝2200Ω。答案：(1)dafb

(2)2200

(3)15

35

(4)200

8二、创新考法不失分创新角度(一)应用多用电表检测二极管将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。[创新训练]1．用多用电表欧姆挡“×100”测试三只晶体二极管，其结果依次如图甲、乙、丙所示。由图可知，图_____中的二极管是好的，该二极管的正极是____端。解析：由题图甲所示可知，二极管正反向电阻都很大，二极管是坏的；由题图丙所示可知，二极管正反向电阻都很小，二极管是坏的；由题图乙所示可知，二极管反向电阻很大，正向电阻很小，二极管是好的，当a与“－”插孔相连时二极管电阻很小，则a端是二极管的正极，b是二极管负极。答案：乙a2．某同学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挡适当的量程处。(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(3)、(4)。(6)测量完成后，将选择开关拨向__________位置。解析：(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。(4)测反向电阻时，将红表笔接二极管正极，将黑表笔接二极管负极，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中央。(6)测量完成后，将选择开关拔向“OFF”或交流电压最高挡位置。答案：(3)短接(4)红黑(5)中央(6)“OFF”或交流电压最高挡创新角度(二)应用多用电表探索黑箱内的电学元件探索黑箱内的电学元件判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指“0”后逐渐增大到“∞”电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数[创新训练]3.如图所示的黑盒子有三个接线柱，用多用电表欧姆挡探究其内部电路。当黑、红表笔分别接触1、2时电表指针发生瞬间偏转后又偏转消失；当黑、红表笔分别接触2、3时电表指针发生稳定的偏转角度；当红、黑表笔分别接触2、3时电表指针不发生偏转，则黑盒内电路可能(

)解析：当红、黑表笔分别接触1、2时电表指针发生瞬间偏转后又偏转消失，说明1、2之间有电容器；当黑、红表笔分别接触2、3时电表指针发生稳定的偏转角度，当红、黑表笔分别接触2、3时电表指针不发生偏转，说明2、3之间有二极管，且正极与2连接，则黑盒内电路可能是选项A。答案：A4.如图甲所示为某黑箱面板上的三个接线柱，黑箱里可能有直流电源、电阻、二极管、电容器等元件，但任两个接线柱间最多只连接有一个元件。(1)某同学要用多用电表探测黑箱，探测的第一步应该是__________。A．用多用电表的电阻挡测量任意两接线柱间的电阻B．用多用电表的电压挡测量任意两接线柱间的输出电压C．用多用电表的电流挡测量任意两接线柱间的输出电流(2)探测结果表明，黑箱里没有电源，并测得任两个接线柱间的电阻如下表所示：红表笔ABACBC黑表笔BACACB测得阻值/Ω20020011.2k27011k70由此可以判断，黑箱里的元件一定有__________________，用电路元件符号在图甲所示线框内画出黑箱中的电路连接。(3)多用电表的表盘如图乙所示，在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从________(填“A”或“C”)接线柱流进黑箱；为了使这时测量电阻读数尽可能减小误差，测电阻的挡位选择的应是__________(填“×1k”“×100”或“×10”)。解析：(1)因黑盒子内部可能有电源，则不能先用多用电表的欧姆挡测量，可先用电压挡判断内部是否有电源，故选B。(2)根据题表中的测量值可以断定：A、B间肯定有电阻，B、C之间肯定有二极管，A、C间肯定有电阻和二极管的串联，电路连接如图：(3)在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从C接线柱流进黑箱；为了使这时测量电阻读数尽可能减小误差，指针应指在中值附近，测电阻的挡位选择的应是“×1k”。答案：(1)B

(2)电阻、二极管电路连接见解析(3)C

×1k创新角度(三)应用多用电表检测电路故障1．断路故障的检测方法(1)用直流电压挡①将电压表与电源串联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。②在电源完好时，再将电压表与外电路的某部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中一定有断点(该部分电路以外的电路是通路)，通过逐步缩小与电压表的并联范围，直至并联范围包含唯一元件时找到断路点。(2)用直流电流挡将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。(3)用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。2．短路故障的检测方法将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。[创新训练]5.某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12V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50V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。(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明题中________正常。(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)(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、小灯)解析：(1)断开开关，多用电表直接测量