人教版 (新课标)选修39 实验：练习使用多用电表学案设计

9　实验：练习使用多用电表

1．原理

依据闭合电路的欧姆定律制成，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2­8­1所示，当红、黑表笔接入被测电阻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．

当不接电阻直接将两表笔连接在一起时，调节滑动变阻器使电流表达到满偏，此时有Ig＝，若外加电阻Rx＝R＋Rg＋r时，电流为I＝＝Ig，此时电流表指针在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．

图2­8­1

1．欧姆表指针偏角越大，表明被测电阻越大．(×)

2．欧姆表红表笔接表内电源的正极．(×)

3．欧姆表测电阻时，指针偏角偏大，应换大倍率档．(×)

被测电阻值越大，流过电流表表头的电流越小，电流的大小与被测电阻的阻值成反比，这种说法对吗？为什么？

【提示】　电流I＝，Rx越大，电流越小，但二者不是反比关系．

甲　　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　丙

图2­8­2

如图2­8­2所示，甲、乙、丙分别为欧姆表红黑表笔短接、红黑表笔断开、被测电阻为Rx所对应的电路图．

探讨1：图甲中红黑表笔短接时可认为被测电阻为零，那么电阻的零刻度应与电流表刻度盘上哪个刻度线相对应？

【提示】　满偏电流Ig.

探讨2：图乙中红黑表笔断开时，可认为被测电阻为无穷大，那么电阻的“∞”刻度应与电流表刻度盘上哪个刻度线相对应？

【提示】　“0”刻度线．

探讨3：若指针在Ig处，则被测电阻的阻值Rx为多大？

【提示】　Ig＝　Ig＝

可解得：Rx＝2(r＋R＋Rg)．

1．原理如图2­8­3所示

甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙

图2­8­3

2．刻度标注

3.欧姆表的使用步骤

(1)机械调零：欧姆表使用前一定要观察指针是否指在左端电阻∞处，若有偏差，应用小螺丝刀轻旋调零螺丝．

(2)选挡：一般欧姆表都有多个挡位，测量时要进行合理选挡，使读数在中值刻度附近，若指针偏转角度较小，说明待测电阻阻值较大，应选较大倍率的挡位，否则换倍率较小的挡位．

(3)电阻调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处．

(4)测量：将待测电阻与别的元件断开，将红、黑表笔接在被测电阻两端进行测量．

注意：不要用手接触表笔的金属杆部分．

(5)读数：将刻度盘上的读数乘以选择开关所指的倍率即可得到被测电阻的阻值．

(6)若要换挡测量新的电阻，需重复以上(2)～(5)步．

(7)测量完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，长期不用时，应将欧姆表中的电池取出．

1.如图2­8­4所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中错误的是(　　)

图2­8­4

A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的

B．接表内电池负极的应是红表笔

C．电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端

D．调零后刻度盘的中心刻度值是r＋Rg＋R

【解析】　欧姆表的表头是一个电流表，当被测电阻接入电路，回路闭合，表头就有示数，由欧姆定律可知，表头示数随被测电阻阻值的改变而改变．电流应从红笔流入欧姆表，从黑笔流出，多用表作欧姆表使用时，电源在表内，流入的电流至电源负极，故红笔应当接电池负极；当两表笔短接时，被测电阻为零，电路电流最大，指针指最右端，当两表笔断开，相当于被测电阻∞，此时电路电流为零，指针不偏转，指最左端；调零后，回路电流为I＝，指针指中心刻度时，回路电流为I/2，此时被测电阻阻值为Rx，则有＝，解得Rx＝r＋Rg＋R，就是中心刻度值．

【答案】　C

2．(多选)调零后，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，正确的判断和做法是(　　)

A．这个电阻值很小

B．这个电阻值很大

C．为了把电阻测得更准一些，应换用“×1”挡，重新调零后再测量

D．为了把电阻测得更准一些，应换用“×100”挡，重新调零后再测量

【解析】　用欧姆挡测电阻时，指针指中值附近测量最准确，指针不偏转时，对应电流为零，电阻为无穷大，指针偏转太小，即指示电阻太大，应换用更高倍率的挡，即换“×100”挡重新调零测量，故A、C错误，B、D正确．

【答案】　BD

1测量时指针的偏角指的是偏转到的位置和测量前的位置的夹角，所以偏角大，电阻小，偏角小，电阻大.

2选挡时若无法估计待测电阻大小，是应将选择开关旋到“×1”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止.

1．最简单的多用电表原理图

如图2­8­5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．

图2­8­5

2．外形构造如图2­8­6所示，选择开关周围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，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡．

图2­8­6

3．应用

(1)测电压

①选择直流电压档合适的量程，并将选择开关旋至相应位置．

②将多用电表并联在待测电阻两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高．

③根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表达的电压值．

(2)测电流

①选择直流电流档合适的量程．

②将被测电路导线拆开一端，把多用电表串联在电路中．

③读数时，要认清刻度盘上的最小刻度．

注意：电流应从红表笔流入多用电表．

(3)测电阻

①要将选择开关扳到欧姆档上，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．选好倍率后，先欧姆调零，然后测量．测量完毕，应把选择开关旋转到OFF档或交流电压最高档．

②用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表．

(4)二极管的特点及其电阻测量

①特点：如图2­8­7所示，它由半导体材料制成，有两个电极．

图2­8­7

②电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正、负极或区分它的好坏，二极管具有单向导电性．

1．多用电表所有刻度线都是均匀的．(×)

2．使用多用电表时，无论用电压挡、电流挡还是欧姆挡，都应该使电流从红表笔进入，从黑表笔流出．(√)

3．使用多用电表时，无论用电压挡、电流挡还是欧姆挡，都是红表笔接高电势处．(×)

4．使用多用电表测电阻时，应尽可能使指针在刻度盘的中间区域，这样误差比较小．(√)

多用电表使用前，应调整什么位置，其目的是什么？

【提示】　用螺丝刀调节表盘中央的定位螺丝，使指针指在表盘刻度左端的零位置．

甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　　　丙

图2­8­8

如图2­8­8所示，乙、丙电路中的电流表A与甲图中的电流表相同．

探讨1：乙、丙电路对应什么电表的电路图？

【提示】　乙为欧姆表的电路，丙为电压表的电路．

探讨2：试将电路图甲、乙、丙组合在一起，画出对应的多用电表的电路图．

【提示】　

1．用多用电表判断电路故障

电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯，灯泡断丝，灯座短路，电阻器内部断路，或接头处接触不良等，检查故障的方法有：

(1)电压表检测

如果电压表读数为零，说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路或并联路段内无短路．

(2)假设法

已知电路发生某种故障，寻求故障在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路知识进行正向推理，推理结果若与题述现象不符合，则故障不在该部分电路；若结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路，这样逐一排除，直到找到发生故障处为止．

2．电学黑箱问题

(1)“电学黑箱”的种类

一般有四种：

①纯电阻黑箱；

②纯电源黑箱；

③由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；

④含电容器、二极管的黑箱．

(2)常见元件的特性及测量现象

(3)用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路

根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式．

3．(多选)在如图2­8­9所示的电路中，闭合开关S时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压档、直流电流档和欧姆档分别对故障电路作了如下检查并作出判断(如下表所示)：

图2­8­9

以上操作和判断正确的是(　　)

【导学号：34522032】

A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4

【解析】　选直流电压档时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确．

选直流电流档时，由于电流表内阻很小，当灯属于断路故障时，电路中电流可能较大，因此可能烧坏电流表或电源等．故一般不选用电流档进行故障检测，2错误．

选欧姆档时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故3是错误的．

而4显然正确，故选项A、D正确．

【答案】　AD

4．某多用电表表盘的示意图如图2­8­10所示，在正确操作的情况下：

图2­8­10

(1)若选择开关的位置如a所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．

(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．

(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的物理理是________，测量结果为________．

(4)若选择开关的位置如c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么应选择______________________挡测电阻．

【解析】　(1)若选择开关的位置如a所示，则测量的是直流电压，量程为2.5 V，测量结果为1.25 V.

(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的是直流电流，量程为100 mA，测量结果为50 mA.

(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的是电阻，倍率为“×100”，测量结果为17×100 Ω＝1.7 kΩ.

(4)若选择开关的位置如c所示，指针的偏转角很小，说明所测量的电阻的阻值很大，应该选择更大倍率的挡位，即“×1 k”挡．

【答案】　(1)直流电压　1.25 V

(2)直流电流　50 mA　(3)电阻　1.7 kΩ　(4)×1 k

1短路故障的判断：将电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联.当电压表示数为零时，该并联电路某部分被短路；当电压表示数不为零时，该并联电路没有被短路.

2断路故障的判断：将电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表有示数，则该并联电路某部分出现断路.

3欧姆挡是倍率挡，即读出的示数再乘以挡上的倍率.电流、电压挡是量程范围挡.,在不知道待测电阻的阻值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处.

4欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率.为了减小读数误差，指针应指表盘～范围内的部分，即中央刻度附近.