高三物理第七章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)十 練習(xí)使用多用電表

1、實(shí)驗(yàn)十 練習(xí)使用多用電表要點(diǎn)歸納【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.了解多用電表的構(gòu)造和原理. 2.使用多用電表測電阻. 3.探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件. 【實(shí)驗(yàn)原理】 1.多用電表的構(gòu)造及功能 多用電表可以用來測電流、電壓和電阻,又稱萬用電表,其表面結(jié)構(gòu)如圖1所示.,圖1,其表面分為上、下兩部分,上半部分為表盤,共有三條刻度線,最上面的刻度線的左端標(biāo)有“∞”,右端標(biāo)有“0”,是用于測電阻的,中間的刻度線是用于測直流電流和直流電壓

2、的,其刻度是分布均勻的,最下面一條刻度線左側(cè)標(biāo)有“V”是用于測交流電壓的,其刻度是不均勻的.多用電表表面的下半部分為選擇開關(guān),周圍標(biāo)有測量功能的區(qū)域和量程.將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋,多用電表就測量電流;當(dāng)選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到其他功能區(qū)域時,就可測量電壓或電阻.,多用電表表面還有一對正、負(fù)極插孔.紅表筆插“+”插孔,黑表筆插“-”插孔,插孔上面的旋鈕叫調(diào)零旋鈕,用它可進(jìn)行電阻調(diào)零.另外,在表盤和選擇開關(guān)之間還有一個機(jī)械調(diào)零旋鈕,用它可以

3、進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,即旋轉(zhuǎn)該調(diào)零螺絲,可使指針(在不接入電路中時)指在左端“0”刻線.,2.多用電表是電流表、電壓表和歐姆表的組合,測電流和電壓的原理與電流表和電壓表相同 (1)直流電流擋:直流電流擋的幾個擋位實(shí)際是由同一表頭并聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電流表. (2)直流電壓擋:直流電壓擋幾個擋位實(shí)際是由同一表頭串聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電壓表.,(3)測電阻的原理如圖2所示. 歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律

4、制成的測量電阻的儀表,可直接讀出電阻值,比用伏安法測電阻方便.調(diào)零時Ig= ,測量時I= 只要將對應(yīng)Rx值的電流刻度I改為阻值Rx即為歐姆表. 由于I與R成非線性關(guān)系,表盤上電流刻度是均勻的,其對應(yīng)的電阻刻度卻是不均勻的,電阻的零刻度在電流滿偏處.,圖2,3.二極管的單向?qū)щ娦?二極管是用半導(dǎo)體材料制成的電子元件,它有兩個引線,一根叫正極,另一根叫負(fù)極,二極管的表示符號是 ,當(dāng)二極管的正極

5、接高電勢點(diǎn)、負(fù)極接低電勢點(diǎn),即加正向電壓時,二極管電阻很小(與加反向電壓比較),處于導(dǎo)通狀態(tài),相當(dāng)于一個接通的開關(guān);當(dāng)給二極管加反向電壓時,二極管的電阻無窮大,相當(dāng)于一個斷開的開關(guān),這種特性叫二極管的單向?qū)щ娦?二極管已被廣泛應(yīng)用.,【實(shí)驗(yàn)器材】 多用電表一只、干電池一節(jié)、電阻箱一個、定值 電阻三個、黑箱一個、導(dǎo)線若干.【實(shí)驗(yàn)步驟】 1.用多用電表測電阻的步驟 (1)調(diào)整定位螺絲,使指針指向電流的零刻度. (

6、2)選擇開關(guān)置于“Ω”擋的“ ×1”,短接紅、黑表筆,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,然后斷開表筆,再使指針指到“0”歐姆位置. (3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻 兩端,讀出指示的電阻值,然后斷開表筆,再與標(biāo)定 值進(jìn)行比較.,(4)選擇開關(guān)改置‘‘×100”擋,重新進(jìn)行歐姆調(diào)零. (5)再將兩表筆分別接觸標(biāo)定值為幾十千歐的電阻兩端,讀出指示的電阻值,然后斷開表筆,與標(biāo)定值進(jìn)行比較. (6)測量

7、完畢,將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或OFF擋.2.研究二極管的單向?qū)щ娦?(1)將二極管、小電珠、電鍵、直流電源按如圖3甲所示電路連接起來,閉合電鍵S后,小電珠正常發(fā) 光.,(2)將二極管、電鍵、小電珠等按如圖3乙所示連接起來,閉合電鍵S后,小電珠不發(fā)光. 3.探測黑箱內(nèi)電路,如圖4所示.,圖3,圖4,(1)操作程序,(2)操作步驟 ①機(jī)械調(diào)零:熟悉多用電表的表面結(jié)構(gòu),觀察使用前指針是否指在刻度線左端0位置,若不指0,

8、調(diào)整調(diào)零螺母,使指針指0. ②將多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓擋,并置于500 V量程,用多用電表測量黑箱任意兩個接線柱間的電壓,若均無示數(shù),說明箱內(nèi)不含電源.,③先選定歐姆擋的某一較小的擋,兩表筆短接,進(jìn)行調(diào)零.然后,用歐姆擋測A、B間正反向電阻.若兩次所測阻值相等,則表明A、B間只含有電阻.若一次測量電阻值較小,另一次較大,說明A、B間有二極管,且測量阻值較小時,與黑表筆接觸的那一端為二極管的正極. ④用歐姆擋測B、C間正

9、反接電阻.若兩次所測阻值相等,則表明B、C間只含有電阻.若一次測量電阻值較小,另一次較大,說明B、C間有二極管,且測量阻值較小時,與黑表筆接觸的那一端為二極管的正極.,⑤根據(jù)前面所測結(jié)果,畫出黑箱內(nèi)電路. ⑥使用完畢,將表筆從插孔中拔出,并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.【誤差分析】 測量值偏大其主要原因可能是表筆與電阻兩端接觸欠緊而引入接觸電阻,或者在連續(xù)測量過程中,表筆接觸時間過長,引起電表內(nèi)電池電動勢下

10、降,內(nèi)阻增加.如果是高值電阻的測量值,則可能是人體電阻并入造成.歐姆表的刻度是按標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)出,當(dāng)電池用舊了,電動勢和內(nèi)阻均發(fā)生變化,由此引起測量誤差.,交流與思考:使用歐姆擋,在選取量程時,為什么使指針指在中值電阻附近可提高測量準(zhǔn)確度? 若指針偏轉(zhuǎn)角太大,由于讀數(shù)太小而造成偶然誤差增大;若指針偏轉(zhuǎn)角度太小,由于刻度線太密集而使讀數(shù)不準(zhǔn)確,甚至無法讀數(shù).所以,只有指針指在中值電阻附近時才比較準(zhǔn)確.,提示:,【注意事項(xiàng)】 1

11、.為了提高測量的精度,在選擇量程范圍時,應(yīng)盡可能使表針指示在滿刻度的20%~80%弧長范圍內(nèi),表針愈靠近刻度線的中點(diǎn)(即滿刻度的1/2),測量的準(zhǔn)確度愈高.例如,測量1 kΩ左右的電阻,應(yīng)選擇“ ×100 ”擋(這時表針指示在刻度線的中間位置,而不應(yīng)選擇“ ×10 ”或“ ×1 k ”擋(這時表針的指示遠(yuǎn)離中間位置). 2.每次變換電阻的擋位以后,都要重調(diào)歐姆零點(diǎn),否則測量結(jié)果不準(zhǔn)確.如果旋動“調(diào)零旋鈕

12、”已無法使表針到達(dá)“0”位,則說明表內(nèi)電池電壓不足,應(yīng)打開電表背面的電池盒蓋板,換上同規(guī)格的新電池(注意電池的極性).,3.測量電路中的電阻時,應(yīng)先切斷電源.如果待測電阻有并聯(lián)支路存在,必須將待測電阻的一端脫開,然后再對它測量,否則電表的讀數(shù)不是待測電阻的阻值,而是各支路電阻并聯(lián)后的總阻值.如果電路中有大電容器存在,必須先將電容器放電完畢以后,才能進(jìn)行測量. 4.檢查晶體管時,必須使用“×100”或“×1 k”擋

13、,不能使用“×1”或“×10 k”擋,因前者電流太大(100 mA左右),后者電壓太高(9 V),都可能損壞晶體管.,5.使用歐姆擋檢查整流元件(晶體二極管)的正負(fù)極性時,必須注意到:萬用電表內(nèi)電池的“+”極是與黑表筆(即表面的“-”插孔)相連的,因此電流是從黑表筆流出,經(jīng)外接元件后再回到紅表筆去.如果忽視這一點(diǎn),就會引起判斷上的錯誤. 6.使用歐姆擋的間歇中,不要讓兩表筆短接,以免損耗電池,表針長時間偏轉(zhuǎn),對電

14、表的保養(yǎng)也不利. 7.測電阻時,待測電阻要與電源以及其他電阻斷開,且不能用手接觸表筆.,8.用多用電表測黑箱時,一定要先用電壓擋判斷其內(nèi)部有無電源,確認(rèn)無電源后才能使用歐姆擋測量. 9.使用完畢,將表筆從插孔中拔出,并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.,典例剖析【例1】一學(xué)生用多用電表測電阻,他在實(shí)驗(yàn)中有違 反使用規(guī)則之處.他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)選擇開關(guān)扳到歐姆擋“×1 k”上.

15、 (2)把表筆插入測試筆插孔中,先把兩根表筆相接 觸,旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻刻度的零位上. (3)把兩根表筆分別與某一待測電阻的兩端相接, 發(fā)現(xiàn)這時指針幾乎滿偏. (4)換用“×100”的歐姆擋,發(fā)現(xiàn)這時指針的偏轉(zhuǎn) 適中,隨即記下歐姆數(shù)值. (5)把表筆從測試筆插孔中拔出后,就把多用表放 回桌上原處,實(shí)驗(yàn)完畢.,這個學(xué)生在測量時已注意到:待測電阻與其他元件和電源斷開,不用手碰表筆的金屬桿.這

16、個學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中違反了哪一條或哪一些重要的使用規(guī)則?解析 使用歐姆表要注意的地方比較多,使用前要經(jīng)過調(diào)整(機(jī)械調(diào)零,選擇量程后要電阻調(diào)零),使用后要復(fù)位(拔出表筆,選擇開關(guān)應(yīng)置于“OFF”擋或交流高壓擋),使用過程中換擋后要重新調(diào)零……這些往往都是考查的重點(diǎn).答案 第(4)步換到合適的量程后,要重新調(diào)整調(diào)零旋鈕;第(5)步使用后不能把選擇開關(guān)置于歐姆擋.,變式練習(xí) 一多用電表的電阻擋有三個倍率,分別是×1、&

17、#215;10、×100.用×10擋測量某電阻時,操作步驟正確,發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小,為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,應(yīng)換到 擋.如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進(jìn)行讀數(shù),那么缺少的步驟是 ,若補(bǔ)上該步驟后測量,表盤的示數(shù)如圖5所示,則該電阻的阻值是 Ω.如若將該表選擇旋鈕置于25 mA擋,表盤示數(shù)仍如該圖則被測電流為 mA.,,,答案 ×100 重新調(diào)零 約2

18、 200 約9.9,圖5,【例2】 (2009·武漢市5月模擬)(1)用圖示的多用 電表正確測量了一個10 Ω的電阻后,需要繼續(xù)測 量一個阻值大約是3 kΩ的電阻,在用紅、黑表筆 接觸這個電阻兩端之前,以下哪些操作是必須的, 請選擇其中有用的,按操作順序?qū)懗? . A.調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使表針指著歐姆零點(diǎn) B.用螺絲刀調(diào)節(jié)表盤下中間部位的調(diào)零螺絲,使 表針指零 C.將紅表筆和黑表

19、筆接觸 D.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100 Ω”位置 E.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1 kΩ”位置,(2)多用電表指針的位置如圖6所示,若選擇開關(guān)處在下面表格中所指的擋位,則相應(yīng)的讀數(shù)是多少?請?zhí)钤诒碇?,圖6,答案 (1)DCA (2)1.2 kΩ 55.8 mA(或56.0 mA) 1.40 V,【例3】如圖7所示,已知黑箱外有 A、B、C三只接線柱,黑箱內(nèi)有 一只定值電阻和一個二極管,它 們

20、的兩端都直接接在接線柱上. 用多用電表依次測三只接線柱間 黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu).,圖7,思路點(diǎn)撥 電阻的正反向電阻相同,二極管的正反向電阻不同,且差距很大.歐姆表的黑表筆接內(nèi)部電源的正極,紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極.解析 定值電阻阻值與電流方向無關(guān).二極管有單向?qū)щ娦?其電阻與電流方向有關(guān):其正向電阻較小,反向電阻很大.電流方向總是從紅表筆流入多用電表,因此一定是從黑表筆流入被測電路的.A、B間電阻與電流方向無關(guān),因此一定是定值電阻;

21、B、C間電阻與電流方向有關(guān),且阻值較小,說明二極管一定直接接在B、C間且C為正極.,答案 黑箱內(nèi)結(jié)構(gòu)如下圖所示 電學(xué)黑箱是指內(nèi)部要素和結(jié)構(gòu)尚不清楚的系統(tǒng),其研究方法是用多用電表進(jìn)行探索和推理,從而發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電學(xué)元件的連接關(guān)系.這類問題解題方法是:(1)根據(jù)黑箱的輸入、輸出信息,用多用電表進(jìn)行探測和推理.(2)猜想黑箱內(nèi)與題給條件相容的結(jié)構(gòu)模型.(3)分析、驗(yàn)證是否滿足題目有關(guān)條件,同時注意是否有多解.,點(diǎn)評,創(chuàng)

22、新實(shí)驗(yàn)【例4】數(shù)字式萬用表如圖8(a),是近些年來發(fā)展起 來的高科技數(shù)碼產(chǎn)品,是傳統(tǒng)的機(jī)械指針式儀表 的更新?lián)Q代產(chǎn)品,數(shù)字表有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),具體 表現(xiàn)在:,圖8,測量精度高,以型號為“DF930”普通數(shù)字表為例,直流電壓和直流電流擋的測量精度為±0.05%,歐姆擋精度為±0.08%,而常用指針式電壓表電流表精度只有±2.5%,歐姆擋的精度更低.數(shù)字表內(nèi)阻非常理想,數(shù)字表“DF930”的電壓

23、擋所有量程內(nèi)阻高達(dá)10 MΩ,而機(jī)械指針式電壓表內(nèi)阻一般為幾千歐到幾十千歐,內(nèi)阻高出了2~3個數(shù)量級.今有一塊數(shù)字萬用表“DF930”、一只滑動變阻器(0~30 Ω)、兩只開關(guān)、導(dǎo)線若干.,利用這些器材,盡量采用簡單的方法,測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,要求分兩步測量,首先測量電動勢,待電動勢測得之后再測其內(nèi)阻.(1)連接萬用表.在圖8(b)中電路中的各個元器件已經(jīng)連接妥當(dāng),數(shù)字萬用表的一個表筆也已經(jīng)跟電路相連,請將另一只表筆正

24、確的接入電路.(2)操作步驟:①將萬用表選擇開關(guān)置于 擋,選擇合適的量程,斷開開關(guān) ,閉合開關(guān) ,記錄表的示數(shù),反復(fù)測量多次,示數(shù)的平均值記為X.,②將萬用表選擇開關(guān)置于擋 ,選擇合適的量程,斷開開關(guān) ,閉合開關(guān) ,記錄表的示數(shù),設(shè)它為Y,緊接著進(jìn)行下面的操作:將萬用表選擇開關(guān)置于 擋,選擇合適的量程,將開關(guān)S1與S2都閉合,記錄表的示數(shù),設(shè)它為Z,把Y

25、和對應(yīng)的Z作為一組數(shù)據(jù)記錄下來,反復(fù)測量多次得到多組數(shù)據(jù).③ 即為干電池的電動勢.(填“X”、“Y”或“Z”)④內(nèi)阻的表達(dá)式r= (用X、Y、Z表示),將步驟②測得的多組數(shù)據(jù)代入公式,求出r的平均值,即為干電池內(nèi)阻的值.,解析 本例為一道信息實(shí)驗(yàn)題,實(shí)驗(yàn)?zāi)康募匆獪y量電池的電動勢和內(nèi)阻.很容易把人引到我們熟知的教材的萬用表實(shí)驗(yàn)和測量電池的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)上去.實(shí)際上只要仔細(xì)審題,從長長的題干中,挖掘出兩個

26、關(guān)鍵信息:此萬用表“測量精度高”、“內(nèi)阻非常理想”.其意為此萬用表作為電壓表、電流表、歐姆表使用時,均可看作理想表.那么,將其接到電池兩端即可測量電池的電動勢,將其接到電阻兩端即可測量電阻.問題也就迎刃而解了.,根據(jù)閉合電路歐姆定律: ,把萬用表接到電池兩端即可測量電池的電動勢E(X),故(1)的答案為:將另一只表筆接到b或c.(2)中①的答案依次為:電壓;S1;S2;再測出外電阻R(Y),電路電流I( ),代入公

27、式即可求得內(nèi)阻r.故②的答案依次為:歐姆;S2;S1;電壓.③的答案為:X.④的答案為: .答案 見解析,1.多用電表表頭的示意圖如圖9所示.,圖9,在正確操作的情況下:(1)若選擇開關(guān)的位置如箭頭a所示,則測量的物理量是 ,測量結(jié)果為 .(2)若選擇開關(guān)的位置如箭頭b所示,則測量的物理量是 ,測量結(jié)果為 .(3)若選擇開關(guān)的位置如箭頭c所示,則測量的物理

28、量是 ,測量結(jié)果為 .(4)若選擇開關(guān)的位置如箭頭c所示,正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么接下來的正確操作步驟應(yīng)該為: .,(5)全部測量結(jié)束后,應(yīng)將選擇開頭撥到 擋或者 .(6)無論用多用電表進(jìn)行何種測量(限于直流),電流都應(yīng)該從 色表筆經(jīng) 插孔流入電表.解析 多用電

29、表可以測直流電壓、電流,交流電壓,電阻.測電壓、電流時,同電壓表、電流表的使用方法相同,選擇的擋位是最大量程;而選擇測電阻擋位時,指針指示的數(shù),乘以倍率得測量值,紅表筆插在“+”插孔.,答案 (1)直流電壓 1.25 V (2)直流電流50 mA (3)電阻 17 kΩ (4)選用歐姆表“×1 k”倍率,重新調(diào)零,將紅黑表筆分別接觸被測電阻的兩根引線,讀出指針?biāo)缚潭?再乘以倍率得測量值(5)OFF

30、交流電壓500 V擋 (6)紅 正,2.(2009·全國Ⅱ·22)某同學(xué)用多用電表測量二極管的反向電阻.完成下列測量步驟: (1)檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn). (2)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔,將選 擇開關(guān)撥至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫? (3)將紅、黑表筆 ,進(jìn)行歐姆調(diào)零. (4)測反向電阻時,將 表筆接二極管正極,將 表筆接二極管負(fù)極,讀出電表示數(shù). (5

31、)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,應(yīng)讓電表指針盡量 指向表盤 (填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”),否則,在可能的條件下,應(yīng)重新選擇量程, 并重復(fù)步驟(3)、(4).,(6)測量完成后,將選擇開關(guān)撥向 位置.解析 用多用電表測二極管的反向電阻,應(yīng)將黑表筆接二極管的負(fù)極.選擇歐姆擋位后將紅黑表筆短接進(jìn)行調(diào)零,使指針指在最右端零位.為測量準(zhǔn)確應(yīng)使指針盡量指向表盤的中央.測量完畢后,應(yīng)將選擇開關(guān)指向OFF擋.

32、答案 (3)短接 (4)紅 黑 (5)中央 (6)OFF,3.(2009·安徽·21Ⅰ)用多用電表進(jìn)行了幾次測量,指針分別處于a和b的位置,如圖10所示.若多用電 表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的擋位.a和b 的相應(yīng)讀數(shù)是多少？請?zhí)钤诒砀裰?,圖10,解析 直流電流a位置時讀數(shù) ×11.5 mA=23.0 mA直流電壓a位置讀數(shù)U= ×11.5 V=0

33、.57 V測電阻在b位置R=3.2×100 Ω=320 Ω答案 23.0 0.57 320,4.(2009·上海·15)(1)用多用表的歐姆擋測量阻 值約為幾十千歐的電阻Rx,以下給出的最可能的實(shí) 現(xiàn)操作步驟,其中S為選擇開關(guān),P為歐姆擋調(diào)零旋鈕. 把你認(rèn)為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫 在下面的橫線上. a.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)P使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆 擋的0刻度,斷開兩表

34、筆 b.將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端,讀出Rx的 阻值后,斷開兩表筆 c.旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)歐姆擋×1 k d.旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)歐姆擋×100 e.旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)交流500 V擋,并拔出兩表筆 .,根據(jù)圖11所示指針位置,此時被測電阻的阻值約為 Ω.,圖11,(2)(多選題)下述關(guān)于用多用表歐姆

35、擋測電阻的說法中正確的是 ( )A.測量電阻時,如果指針偏轉(zhuǎn)過大,應(yīng)將選擇開關(guān)S 撥至倍率較小的擋位,重新調(diào)零后測量B.測量電阻時,如果紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插 孔,則會影響測量結(jié)果C.測量電路中的某個電阻,應(yīng)該把該電阻與電路斷開D.測量阻值不同的電阻時,都必須重新調(diào)零解析 (1)根據(jù)刻度中間位置示數(shù),為幾十歐,故選×1k擋,再歐姆調(diào)零,然后測量,

36、最后使S尖端對準(zhǔn)交流電壓擋,拔出表筆,故步驟為c、a、b、e,示數(shù)為30 kΩ.,(2)若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過大,應(yīng)將S撥至倍率較小的擋位,這樣才能使測量結(jié)果更準(zhǔn)確,故A對;測電阻時,紅、黑分別插在負(fù)、正插孔,不會影響測量結(jié)果,故B不對;測電阻必須把電阻與電路斷開,故C對;只有換擋才重新調(diào)零,故D不對.答案 (1)cabe 30 k (2)AC,解析 (1)根據(jù)刻度中間位置示數(shù),為幾十歐,故選×1k擋,再