2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 8 多用电表的原理学案 新人教版选修3-1

1、8多用电表的原理学习目标1.知道欧姆表测量电阻的原理，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力.2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.3.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能.一、欧姆表的原理导学探究(1)电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，那么我们如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表？画出原理图.(2)当红、黑表笔短接时(如图1所示)，调节R的阻值，使指针指到满刻度，此时红、黑表笔之间电阻为多大？当红、黑表笔不接触时(如图2所示)，指针不偏转，即指向电流表的零点.此时，红、黑表笔之间电阻为多大？图1图2(3)当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时R

2、x与欧姆表内阻有什么关系？答案(1)可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表.(2)零无穷大(3)阻值相等知识梳理1.欧姆表的构造：表头、电源和可变电阻三部分组成.2.原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成.3.测量原理如图3所示，当红、黑表笔间接入被测电阻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.图34.内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig，故欧姆表内电阻R内rRgR1.5.中值电阻：当外加电阻RxrRgR1R内

3、时，电流为IIg，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻.6.欧姆表刻度盘特点(1)如图4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”；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“”.图4(2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀(填“均匀”或“不均匀”).(3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小.即学即用判断下列说法的正误.(1)当红、黑表笔断开时，表针指在欧姆表表盘上最右侧刻度处.()(2)当红、黑表笔短接时，表针指在欧姆表表盘上最左侧刻度处.

4、()(3)欧姆表的刻度和直流电流、直流电压刻度一样都是均匀的.()(4)若欧姆表所用电池的电动势为3 V，满偏电流为3 mA，则欧姆表内阻为1 000 .()二、多用电表的构造和原理知识梳理多用电表的构造及原理(1)多用电表由表头、电流测量电路、电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等组成.图5如图5所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用.(2)外形构造如图6所示，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区域及量程.使用前应该调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度.不使用的时候应该把选择开关旋转到OFF位置

5、.图6(3)测量时，红表笔要插入插孔、黑表笔要插入插孔，并通过转换开关接入待测量相应的测量端.(4)电流进出电表的流向电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出，即“红进、黑出”.电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极.电流仍然“红进、黑出”.即学即用判断下列说法的正误.(1)多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的.()(2)用多用电表无论是测电压、电流还是电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势.()(3)多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的.(

6、)(4)用多用电表测电压、测电流和测电阻时，电流都是从红表笔流入的.()一、欧姆表测电阻的原理例1若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA，内装一节干电池，电动势为1.5 V，那么该欧姆表的内阻为_ .待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电阻的阻值为_ .若指针指在满刻度的处，则待测电阻的阻值为_ .答案300300100解析将红、黑表笔短接，调节调零电阻的阻值，当电流表指针满偏时Ig，欧姆表的内阻R内RgrR0 300 .当电流为Ig时， 有Ig，即R内Rx1600 ，故Rx1300 .当电流为Ig时，有Ig，即R内Rx2400 ，故Rx2100 .二、多用电表的改装原理例

7、2如图7所示是简化的多用电表的电路图.转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是()图7A.S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较小B.S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C.S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D.S与5连接时，多用电表就成了欧姆表答案D解析S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1、R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，电流表与分压电阻串联，多用电表就成了电压表

8、，由于R3R4，所以前者量程较小；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.综上所述，正确答案为D.例3如图8所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量程是0100 A，内阻是1 000 ，电阻R10.1 ，R299 000 .当双刀双掷开关接到A、B上时，电流表改装成_表，其量程是_；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成_表，其量程是_.图8答案量程较大的电流01 A电压010 V解析因双刀双掷开关的手柄是绝缘的，所以当开关接到A、B上时，电路转换成图甲所示的电路，此时电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，原电流表改装成较大量程的电流表.根据并联电路的特点有(II

9、g)R1IgRg.电流表的最大测量值为I A1 A.当开关接到C、D上时，电路变成图乙所示的电路，此时电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，原电流表改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表的最大测量值为UIg(RgR2)0.0001(1 00099 000) V10 V.1.以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()答案C解析选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项A、D电流表的负极接到了电源的正极，A、D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C对.2.(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，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，可以共用一刻度线B.电阻刻

10、度线是不均匀的C.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应D.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应答案ABC3.如图9所示的电路为欧姆表原理图，把欧姆表调零后测量一个阻值为R10 的电阻时，指针偏转至满刻度的处，现测量一个电阻Rx，指针偏转至满刻度的处，则电阻Rx的阻值为()图9A.4 B.20 C.30 D.60 答案D解析设电动势为E，内阻为R内，满偏电流为Ig，欧姆表调零时：Ig，测一阻值为R10 的电阻时：Ig，测一未知电阻时：Ig，解得Rx60 .4.如图10所示是欧姆表的工作原理图.图10(1)若表头的满偏电流为Ig500 A，干电池的电动势为1.5 V，求灵敏

11、电流表的电流刻度值为50 A、250 A时对应的欧姆表的电阻值分别为_、_.(2)这个欧姆表的总内阻为_ ，表针偏转到满刻度的时，待测电阻为_ .答案(1)2.7104 3103 (2)3 0006 000解析对应电流“0”刻度和满偏电流“500 A”的电阻刻度分别为“”和“0”.由闭合电路的欧姆定律得，调零时：Ig，所以欧姆表的总内阻R内RgrR03 000 .测量电阻Rx时：I，RxR内，当I50 A时，Rx 3 000 3104 3103 2.7104 .同理可求出电流为250 A时，对应的电阻为3103 .当表针偏转到满刻度的处时，RxR内 3 000 6 000 .1.用欧姆表测一个

12、电阻的阻值R，选择旋钮置于“10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定()A.R150 B.R1 500 C.1 000 R1 500 D.1 500 R2 000 答案C解析欧姆表表盘左密右疏，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1 000 R1 500 ，故选C.2.如图1所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig300 A，内阻Rg100 ，可变电阻R的最大阻值为10 k，电池的电动势E1.5 V，内阻r0.5 ，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_ k.图1答案红5解

13、析由I及Ig，且指针指中央，IIg150 A，联立解得Rx5 k.3.多用电表是实验室常用的实验器材之一，其原理是闭合电路的欧姆定律，它能测电阻、电压、电流等.如图2为多用电表的内部构造，如果用它来测量某电阻的阻值，则应将开关扳到_或_位置；其中5、6挡位为测量_挡，且_挡量程比较大，1、2挡位为测量_挡，_挡量程比较大.图2答案34电压6电流1解析使用欧姆挡时需要电表内接电源，所以3、4为欧姆挡；由于串联电阻具有分压作用，所以将灵敏电流计的表头改装成电压表时应串联电阻，故5、6为电压挡，又因串联电阻越大，量程越大，所以6挡量程比较大；由并联电阻的分流作用知1、2为电流挡，1、2两挡测电流的对

14、应量程分别为I1Ig，I2Ig，可知I1I2.4.如图3所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E1.5 V，改装后，原来电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标_ ；1 mA刻度处应标_ .图3答案2501 000解析因为R内500 ，I1，即2 mA，所以Rx1250 .因为I2，即1 mA，所以Rx21 000 .5.在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，如图4甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻Rg10 、满偏电流Ig10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻

15、度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数据没有指出.图4(1)若指针在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_ mA；选择开关接3时其读数为_ V.(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图5，则C处刻度应为_ .图5计算得到多用电表内电池的电动势为_ V.(保留两位有效数字)(3)调零后将多用电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为_ (保留两位有效数字)答案(1

16、)6.9173(172174均可)(2)1501.5(3)67(6569之间均可)解析(1)选择开关接1时测电流，其分度值为0.2 mA，示数为6.9 mA；选择开关接3时测电压，其分度值为5 V，其示数为173 V.(2)电阻箱示数为01 000 1100 510 01 150 .指针指在C处时，电流表示数为5 mA0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 ，电源电动势EIgR0.01150 V1.5 V.(3)根据第(1)问可知，表头所示电流为6.9 mA；调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值也为6.9 mA，而表内电池的电动势为E1.5 V，表内总电阻为150 ，由欧姆定律可知：R 150 67 ，所以待测电阻的阻值为67 .6.如图6是一个多用表欧姆挡内部电路示意图.电流表满偏电流为0.5 mA、内阻为10 ；电池电动势为1.5 V、内阻为1 ，变阻器R0阻值为05 000 .图6(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的，当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 时仍可调零.调零后R0阻值将变_(填“大”或“小”)，若测得某电阻阻值为300 ，则这个电阻的真实值是_ .(2)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 的电池，调零后测量某电阻的阻值，其