2024-2025学年高中物理第二章恒定电流8多用电表的原理9实验：练习使用多用电表学案新人教版选修3-1

PAGE12-8多用电表的原理9试验：练习运用多用电表素养目标定位※知道多用电表的构造及制作原理※驾驭多用电表的操作规程※※会用多用电表测量小灯泡的电压、电流，测量定值电阻及二极管的正、反向电阻素养思维脉络学问点1欧姆表1．原理依据__闭合电路欧姆__定律制成，它是由__电流表__改装而成的。2．内部构造由__表头__、__电源__和__可变电阻__三部分组成。3．测量原理如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝E/(r＋Rg＋R＋Rx)，变更Rx，电流I随着变更，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上干脆标出与I值对应的__Rx__值，就可以从刻度盘上干脆读出被测电阻的阻值。当不接电阻干脆将两表笔连接在一起时，调整滑动变阻器使电流表达到满偏，此时有Ig＝__eq\f(E,R＋Rg＋r)__，若外加电阻Rx＝R＋Rg＋r时，电流为I＝eq\f(E,Rx＋R＋Rg＋r)＝eq\f(1,2)Ig，此时电流表指针在刻度盘的中心，该电阻叫__中值电阻__。学问点2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,如图所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为__电流表__运用，接通2时，可作为__欧姆表__运用，接通3时，可作为__电压表__运用。3．外形构造如下图是一种多用电表外形图，表的上半部分为__表头__，下半部分是__选择开关__，四周标有__测量功能__的区域及量程。将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。在不运用多用电表时，应将旋转开关旋到__OFF__挡，或__沟通电压__最高挡。若长期不运用，应将__电池取出__。学问点3练习运用多用电表1．测电压(1)选择直流电压挡合适的__量程__。(2)将电表与被测电路__并联__，并要留意电表的极性。(3)依据挡位所指的__量程__以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。2．测电流(1)选择直流电流挡合适的__量程__。(2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表__串联__在电路中。(3)读数时，首先要认清刻度盘上的__最小刻度__。3.测电阻要将选择开关扳到__欧姆__挡上，此时红表笔连接表内电源的__负极__，黑表笔连接表内电源的__正__极。选好量程后，先__调零__，然后测量。测量完毕，应把选择开关旋转到__OFF__挡。4．二极管的特点及其电阻测量(1)特点：它由__半导体__材料制成，有两个电极，具有单向导电性。(2)电阻测量：正向电阻__较小__，反向电阻__很大__，可用多用电表推断它的__正负极__或区分它的__好坏__。思索辨析『判一判』(1)欧姆表的红表笔与内部电源的正极相连。(×)(2)中值电阻等于欧姆表的内阻。(√)(3)多用电表的电流挡、电压挡和电阻挡共用一个表头。(√)(4)运用电阻挡测电阻先要进行调零。(√)(5)用多用电表测电压U时电流从红表笔流入多用电表，测电阻R时电流从红表笔流出多用电表。(×)(6)对于多用电表盘上的刻度线，直流电流刻度线和直流电压刻度线都是匀称的，可以共用一刻度线，电阻刻度线是不匀称的，欧姆表指针偏转角越大，表明被测电阻越小。(√)『选一选』(2024·新疆建设兵团一师中学高二上学期月考)关于多用电表的运用，下列操作正确的是(B)A．测电压时，应按图甲连接方式测量B．测电流时，应按图乙连接方式测量C．测电阻时，应按图丙连接方式测量D．测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量解析：测电压时，红表笔应接电势高的点，黑表笔应接电势低的点，所以A错，同理B对；测电阻时，应将电阻从电路中断开，C错；由于黑表笔接的是内部电源的正极，所以测二极管的正向电阻时，黑表笔应接二极管的正极，应按图丁连接方式测量，D错误。『想一想』如图所示是简化的多用电表的电路。转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3<R4，下面是几位同学对这一问题的争论，甲同学说：S与1、2连接时，多用电表就成了电流表，且与1连接时量程较大乙同学说：S与3、4连接时，多用电表就成了电流表，且与3连接时量程较大丙同学说：S与3、4连接时，多用电表就成了电压表，且与3连接时量程较大丁同学说：S与5连接时，多用电表就成了欧姆表你认为他们的推断正确吗？解析：S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，R1＋R2起分流作用，所以，S与1、2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻小，所以与1连接时量程较大；S与3、4连接时，电流表与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3<R4，所以与3连接时量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻。故甲同学、丁同学的推断是正确的，乙同学和丙同学的推断是错误的。探究一欧姆表测电阻的原理及应用Seq\o(\s\up7(思索探讨),\s\do5(ikaotaolun))1如图所示是多用电表的表盘，请思索：(1)用欧姆表测导体的电阻，欧姆表的刻度分布具有什么特点呢？(2)电阻挡的零刻度为什么在刻度盘最右端？提示：(1)欧姆表的刻度左边密集，右边稀疏，刻度不匀称。(2)当所测电阻Rx＝0时，电流表中的电流最大，此时为表头的满偏电流，所以电阻挡的零刻度在最右端。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))1．工作原理闭合电路的欧姆定律I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)，由于I∝θ，可依据Rx与θ的对应关系得到Rx的值。(如下图所示)2．刻度标注刻度标注方法标注位置“0Ω”红黑表笔相接调整调零电阻使指针满偏被测电阻Rx＝0满偏电流Ig处“∞Ω”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刻度盘正中心“Rx”红黑表笔接RxIx＝eq\f(E,r＋R＋Rg＋Rx)Rx与Ix一一对应与Rx对应电流Ix处3.运用方法①选择适当挡位，使指针在中值电阻旁边。②将两表笔短接，调整R，使指针满偏。③读出示数并乘以倍率，即为被测电阻阻值。④若换挡要重新调零。⑤测完后将选择开关拨到沟通电压最高挡或“OFF”挡上。特殊提示：(1)运用欧姆挡测电阻时，指针的偏角越大，测量电阻值越小，指针的偏角越小，测量电阻值越大。(2)流过欧姆表的电流是自己内部电源供应的，流过电压表和电流表的电流是外电路的电源供应的。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例1如图所示是欧姆表的工作原理图。(1)若表头的满偏电流为Ig＝500μA，干电池的电动势为1.5V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中：电流刻度0200μA300μA500μA电阻刻度∞__4.5×103_Ω____2×103_Ω____0__(2)这只欧姆表的总内阻为__3_000__Ω，表针偏转到满刻度的eq\f(1,3)时，待测电阻为__6_000__Ω。解题指导：解答本题时应把握以下两点：(1)用欧姆表测电阻时，待测电阻Rx与内部电路组成串联电路。(2)应用闭合电路的欧姆定律列式求解。解析：(1)对应电流“0”刻度的电阻刻度为“∞”，对应满偏电流“500μA”刻度的电阻刻度为“0”，所以调零时，由闭合电路的欧姆定律有：Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0)。得欧姆表总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝eq\f(E,Ig)＝3000Ω。测量电阻Rx时有I＝eq\f(E,R内＋Rx)得Rx＝eq\f(E,I)－R内当I＝200μA时，Rx＝eq\f(1.5V,200×10－6A)－3000Ω＝4.5×103Ω当I′＝300μA时，Rx′＝eq\f(1.5V,300×10－6A)－3000Ω＝2×103Ω。(2)当表针偏转到满刻度的eq\f(1,3)处时，通过欧姆表的电流I″＝eq\f(500μA,3)＝eq\f(5×10－4,3)A。Rx″＝eq\f(E,I″)－R内＝6000Ω。〔对点训练1〕(2024·新疆建设兵团一师高二上学期期中)把量程为3mA的电流表改装成欧姆表，其结构如图所示，其中电源电动势E＝3V。改装后，将原来电流表3mA的刻度定为电阻的“0”刻度，将待测电阻接入AB间，发觉指针半偏，则待测电阻的阻值为(A)A．1000Ω B．500ΩC．100Ω D．50Ω解析：电流表3mA的刻度定为电阻的“0”刻度，由全电路的欧姆定律可得I＝eq\f(E,0＋R0)，解得R0＝eq\f(E,I)＝1000Ω；而待测电阻接入AB间，发觉指针半偏有：eq\f(I,2)＝eq\f(E,Rx＋R0)，可得：Rx＝R0＝1000Ω。故A项正确。探究二多用电表的应用Seq\o(\s\up7(思索探讨),\s\do5(ikaotaolun))2我们知道，测量电阻两端的电压用电压表，测量电路中的电流用电流表。另外还有粗测电阻的欧姆表。实际中为了运用便利，常将这三种表组合在一起，这就是常用的多用电表，以前常称万用表，如图所示。你知道它的构造和运用方法吗？提示：它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成。测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相应的测量端。运用时，电路只有一部分起作用。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))运用多用电表前，应检查指针是否停在刻度线左端的“0”位置。假如没有停在“0”位置，要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮，使指针指零，再将红、黑测试表笔分别插入“＋”“－”插孔。1．测量直流电压试验步骤：①将功能选择开关旋转到直流电压挡。②依据待测电压的估计值选择量程。假如难以估测待测电压值，应依据由大到小的依次，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后依据试测的数值，重新确定适当的量程进行测量。③测量时，用红黑测试表笔使多用电表跟小灯泡L并联，留意使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S。(如图所示)④依据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。2．测量直流电流依据下图，仿照电压的测量步骤进行测量。留意：(1)多用电表直流电流挡的单位是毫安，不能测量比较大的电流。(2)测电流时，选择适当的量程，使表针偏转角度尽量大一些，这样测量结果比较精确。3．测量电阻第一步：选择倍率挡。估计待测电阻阻值，选择适当的倍率挡，使测量时指针指在中心刻度旁边，这样测量比较精确。其次步：调零。测量前，将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指在欧姆挡刻度盘零刻度处。第三步：测量。将红、黑表笔与待测电阻两端接触。读取指针示数再乘以倍率就是待测电阻阻值。第四步：测量结束要将选择开关旋转至“OFF”挡或沟通电压最高挡。4．测量二极管的正、反向电阻(1)二极管的单向导电性二极管常用半导体材料制成，它有两个极，一个正极，一个负极，符号为“”。(2)二极管具有单向导电性，加正向电压时电阻很小，加反向电压时，电阻值很大。(3)将多用电表打到欧姆挡，进行欧姆调零，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管“正”极，红笔表接二极管“负”极时，电阻示数较小(正向电阻)；当黑表笔接二极管“负”极，红表笔接二极管“正”极时，电阻示数很大(反向电阻)。5．多用电表的运用留意事项(1)运用多用电表“十三忌”①忌不调零就运用多用电表。②忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联。③忌搞反直流电流方向，直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出。④忌用手接触测试笔的金属杆，特殊在测电阻时，更应留意不要用手接触测试笔的金属杆。⑤忌用直流电挡位测沟通电。⑥忌用多用电表测不是50Hz的沟通电，一般多用电表的沟通电挡位是依据50Hz设计的，不能精确测量其他频率的沟通电。⑦忌不进行欧姆表调零，就用多用电表测电阻值。⑧忌只看读数不乘倍率。⑨改换欧姆挡量程后，忌不重新调零。⑩忌把电阻同其他电路联在一起进行测量。⑪忌把电池装反。⑫忌把电池装在多用电表内长期不用。⑬多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡。(2)用多用电表测黑箱确定要先用电压挡推断其内有无电源，确定无电源后才能运用欧姆挡测量。(3)用多用电表测电流和电压要先选择量程再进行测量，且不要把量程当成倍率。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例2在做完“练习运用多用电表”的试验后，老师供应了如下的电路图，甲、乙、丙三组同学都按要求连接好实际电路。闭合开关S后，发觉A、B灯都不亮，他们分别采纳下列方法检查故障：(1)甲组用多用电表的直流电压挡进行检查：①那么选择开关应置于下列量程的__B__挡。(用字母序号表示)A．2.5V B．10VC．50V D．250V②在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触__a__。(填a或b)③该同学测试结果如下表所示，依据测试结果，可以判定故障是__D__(假设只有下列中的某一项有故障)。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．灯A断路 B．灯B短路C．c、d段断路 D．d、f段断路(2)乙组用欧姆挡检查：①测试前，应将开关S__断开__(填断开或闭合)②测量结果如下表所示，由此可以断定故障是__D__。测量点表头指针c、ddeefA．灯A断路 B．灯B断路C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路(3)丙组想干脆用多用表上的100mA直流电流挡检测该电路，请你推断是否可以，并说明理由。解题指导：在用多用电表的电压挡进行测量电压时，确定要先从量程大的电压挡起先测量，在满意量程的条件下，量程越小越好，这样可以使示数明显，削减测量误差。在用电压挡去推断断路时，无示数，说明测量点等电势，即电路是通路，否则测量点间确定有断路，再用欧姆挡去测量推断断路时，首先要断开测量电路，然后再进行测量，如有示数，测量点间是通路，无示数则为断路。解析：(1)用多用电表的直流电压挡进行测量时，实质上是用电压表测量，而电压表内阻很大，若并联在断路处(设有一处发生断路)时，电路接通电压表示数应为电源的电动势，并联在未断路处，示数为零。因此，用多用电表的直流电压挡进行检查电路时，电压表的量程必需大于电源的电动势，为了示数明显，选择量程不宜过大。本题中电源的电动势为6V，故选10V量程即可。测试时红表笔应接电势高的a点。依据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d无示数，说明c→灯→d间完好；d、f有示数，说明f→b→a→c→d完好，故应是d、f段断路。另外，若灯B短路，则d、f间应无示数。(2)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。依据表针偏转状况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e间时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。(3)不行以。检测电路时可能造成电路短路，将电流表烧毁。答案：(3)不行以〔对点训练2〕(2024·陕西省安康市高二下学期期中)图(a)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；表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。(1)图(a)中的B端与__红__(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的运用，下列说法正确的是__D__(填正确答案标号)。A．在运用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B．运用电压挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘左端电压为“0”位置C．运用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置D．运用欧姆挡时，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(3)换挡开关接1时，对应的挡位是__D__，换挡开关接3时，对应的挡位是__E__。A．直流电压1V挡B．直流电压5V挡C．直流电流1mA挡D．直流电流2.5mA挡E．欧姆×100Ω挡(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__1.46－1.48_mA__(结果保留3位有效数字)；若此时B端是与“3”相连的，则读数为__1_100_Ω__。解析：(1)依据欧姆表原理