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1、9实验：练习使用多用电表课程目标：1 .通过对欧姆表的讨论，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力，知道欧 姆表测量电阻的原理。了解欧姆表的内部结构和刻度特点。2 . 了解多用也表的息本结构，通过实际操作学会使用多用电表测量也压、也流和电阻。3 .会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极，会用多 用电表探索简单黑箱中的电学元件。情景思考：家电维修的师傅经常利用一块多用电表(如图所示)便能查出家电出现的多种故障，如电 视机无图像、无声音、收音机收不到电台信号、洗衣机不转等等。多用电表可以进行哪些测 量呢？答案：提示：多用电表可以进行电压、电流、电阻的测量。基础知识：
2、1 .欧姆表(I)内部电路结构：电流表、电池、滑动变阻器三部分组成。(2)原理：欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，电路原理图如图所示。首先要把红 黑表笔短接，调整滑动变阻器Ro,使表头指针满偏，此时满足闭合电路欧姆定律：1E = C+r，将红黑表笔之间接一只被测电阻此时电路中满足：Ix = r+&：+氐，若 /表盘上的电流刻度改刻成电阻值，根据上述函数关系可知，电阻表盘刻度不均匀。10思考：欧姆表的红表笔接内部电源的正极吗？2 .多用电表(I)多用电表的性能：多用电表又叫表，具有用途多、量程多、使用方便等优点， 是生产生活中如电器安装、使用、维修过程必备的常用仪器。可以用来测量、一等物理量，
3、而且可以用来判断电路故障。3 2)多用电表的原理：多用电表由一只 改装而成，每进行一种测量只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。是通过一个或两个多功能旋转开关来改变内部电路结构 的。用多用表测电流时，把旋转开关旋到电流挡的合适挡位，内部的 电路就被接通，开关旋转到电压挡或电阻挡，表内 电路或 电路就被接通。4 3)在不使用多用电表时，应将旋转开关旋到 挡，若长期不使用，应将取出。5 4)如图甲、乙所示是 多用电表和 多用电表。W力甲乙3.实验：多用电表的使用(I)用多用电表测量电压。测交流电压时，将选择开关旋到交流电压挡的合适挡位上，不需要区分红黑表笔，直 接并联到被测的电路上就行：测量直流
4、电压时，把选择开关旋到直流电压的合适挡位上，必须区分红、黑表笔，红 表笔插正极插孔，接的是表头的;黑表笔插负极插孔，接的是表头的。测直流电压 时，红表笔的接触点的应比黑表笔的高。(2)用多用电表测量电流。将选择开关旋到直流电流挡的合适挡位上，红、黑表笔串入电路测量直流电流时，电流 应从 流入电表。使用欧姆表测电阻时，红表笔接的是表内电源的负极，电流从欧姆表的 流出，经被测电阻从 流入。(3)用多用电表测量电阻。选挡：估测待测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率。调零：将红、黑两表笔的金属部分直接相连(短接)，然后调节，使偏转的指针 恰好停在 刻度线的零刻度处。测量：将红、黑表笔搭在电阻两端(电阻要
5、和别的元件或电源断开)。读取表盘指针所 指“电阻挡”刻度线的示数，指针所指的示数一选择开关所指的一，其值就是被测电阻 阻值。答案：思考提示：不是，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极。2. (1)万用 交流电压 直流电压(2)电流表(表头)电流表电压表(3)0FF 电池(4)指针式数字式3. (1)正极负极电势(2)红表笔黑表笔红表笔调零旋钮 电阻挡 乘以直流电流电阻 欧姆表重点难点突破:I.欧姆表的原理内部电路如图所示，原理是根据闭合回路的欧姆定律测量(1)刻度为什么不均匀？根据闭合电路欧姆定律1=-. 占田，式中R、r、氏均为定值电阻，不同的& (Kill I Kx对应不同的电流
6、I,但电流I和被测电阻Rx不是正比关系，所以电阻值的刻度是不均匀的。 若在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测量电阻 的阻值。(2) “调零”原理。当两表笔接触时，被测电阻Rx=O,调节调零电阻R,使电流计指针满偏，根据闭合电 路欧姆定律：I个去R该处的刻度为电阻挡零位置。(3)中值电阻等于欧姆表内阻。R* + r+R是欧姆表的内阻，当被测电阻Rx = R. + r+R时，通过表头的电流1 = pI,二 =*即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，1 r i Kx 4欧姆表表盘的中间刻度等于欧姆表的内阻。2 .多用电表的测量原理(I)测直流
7、电流和直流电压的原理.这一原理实际上是电路的分流和分压原理，按照右图，将其中的转换开关接1或者2 时测直流电流；接3或4时测直流电压。转换开关接5时，测电阻。(2)多用电表电阻挡(欧姆挡)测量电阻的原也。多用电表欧姆挡测量电阻电路原理如图所示，当待测电阻Rx接入图示电路后形成了闭F合电路，由闭合电路欧姆定律可知，流过表头的电流为：I = p,，式中r是k j r i r KxFRi和R2串联后与Rg的并联等效电阻，R是R5和R6串联等效电阻，此式可得Rx=f-r ! R,可见，Rx与1有着一一对应关系，如果在刻度盘上有直接标出与k对应Rx的值, 则就能从刻度盘上直接读出待测电阻Rx的值。（3）
8、多用电表电阻挡（欧姆挡）的刻度。在“2”中，R +J +r为欧姆挡的内阻R内，所以匚RR 内+ RJ当多用电表未接入电阻时，处于断路状态，即当R、为无穷大时，电路中没有电流，指 针不偏转，故刻度盘最左端为电阻8处。当多用电表两表头直接相连，即&=（）时，电路中电流最大，指针满偏，故电阻零刻度 在最右端满偏电流处，此时，1.=/沙（及为表头满偏电流）；当表头指针半偏时，此时阻值 为R”则有*由得：R、=R内，即此时被测电阻阻值等于欧姆挡内阻，这 乙 KhTKx时的电阻乂叫中值电阻。由上面的分析可知，在欧姆表的刻度盘上，标出的刻度从零到无穷大，由于【与R的非 线性关系。表盘上电流刻度是均匀的，其对
9、应的电阻刻度是不均匀的，电阻越大，在刻度盘 上刻度值跨度越大。使得在零值附近和无穷大附近很难准确地读出被测电阻的数值（测量误 差很大，所以欧姆表只能粗略地测电阻）。3 .多用电表的使用（1）使用步骤。用螺丝刀轻轻转动多用电表的机械调零旋钮（调整定位螺丝），使指针正对零刻度（电 流、电压的零刻度）。选挡：测电流、电压时选择合适的量程；测电阻时选择合适的倍率，以使指针指在中 间;刻度范围。测电阻选用合适的倍率后，用欧姆调零旋钮进行调零（表笔直接接触，指针指右侧电 阻零刻度）。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率得测量值。将选择开关扳到或交流电压最高挡。（2）量程选择。在原理上，利用
10、欧姆挡可测量从。8的电阻阻值，由于其刻度线分度的变化是非线性 的，且高阻区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大；而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数 误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大。所以，测量时必须选择合适的挡，使表头 指针尽可能停在中心值R中的附近，一般在;R中4R中的刻度范围内，读数较为准确。若发 现指针偏转角较小，应换小倍率的挡；反之，则换大倍率的挡。测电压、电流时，则应使指针偏角尽可能大，这样的相对误差较小。（3）误差分析。测量值偏大的主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而增大接触电阻，或者在连续 测量过程中，表笔接触时间过长，引起多用电表内电池电动势下降，内阻增加。测高值电阻时
11、测量值偏小，则可能是人体电阻并入造成的。欧姆表的刻度是按标准电池标出的，当电池用旧了，电动势和内阻均发生变化，由此 会引起测量误差。特别提醒(1)测电流、电压时内部测量电路没有电源，但欧姆挡内部电路有电源，所以测电阻时， 待测电阻与外部电源以及其他电阻断开，且不要用手接触表笔的金属杆。(2)不管用多用电表测什么物理量，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出。(3)换用欧姆档的另一量程时，一定要重新进行“欧姆调零”，才能进行测量。(4)指针稳定后才能读数，测电阻时阻值为表针示数乘以选择开关所指的倍数，电压、 也流的读数同样要看清选择开关所选择的量程。4 .多用电表的应用(I)二极管的特性。关于晶体二
12、极管。晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极。它的符号 为以一晶正二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正 向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图甲所示：当给二极管加反向电压时，它的电阻很 大，电路截止，如图乙所示。甲乙测正向电阻:用多用电表的电阻挡，量程拨到“X10”的位置上,将红表笔插入“ + ” 插孔，黑表笔插入“一”插孔，然后两表笔短接进行电阻挡调零后，将黑表笔接触二极管的 正极，红表笔接触二极管的负极，稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“XI / ),变换挡位 之后，
13、须再次把两表笔短接调零，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极， 稳定后读取示数乘上倍率(例如1 k)求出反向电阻R2。(2)电学黑盒问题分析。一般的电学黑盒子有四种：一是纯电阻黑盒，二是纯电源黑盒，三是由电阻和电源组成 的闭合电路黑盒，四是含电容器、二极管的黑盒。为了根据对黑盒外部接线柱的测试结果判定黑盒内部的元件的种类和电路的连接方式， 除了应熟悉电路的基本规律之外，还必须善于利用电压表和多用电表欧姆挡进行测试(注意： 若要用欧姆表测试前，必须先用电压表判定盒内无电源后，才能进行。想一想为什么。), 并对结果作出正确的分析和判断。判定黑箱内元件的依据如下：电阻为零两接线柱由无阻导
14、线短接。电压为零，有下述可能性：任意两接线柱之间的电压均为零盒内无电源；有的接线柱之间电压为零：a.两接线柱由无阻导线短接；b.两接线柱中至少有一个与电源断路；c.两接线柱之间有电动势代数和为零的反串电池组。电压最大两接线柱间有电源。正向和反向电阻值差很大两接线柱之间有二极管。有充放电现象(欧姆表指针先偏转，然后又回到8刻度)_两接线柱之间有电容 器。在分析和解答黑盒问题时，还必须注意问题的多解性。因为不同的内部结构，其外观表 现往往相同，所以不仅答案多种多样，而且在无条件限制时，还可能有无数解，“黑盒问题” 的这一特点，对培养学生的求异思维能力具有特殊的意义。用多用电表测量黑箱内是否含有电源
15、、电阻、二极管等电学元件的基本思路如下：特别提醒解决黑盒电路一类问题一般采用先假设后验证的方法。假设是依据题中条件科学假设, 而不是漫无目的地乱假设。典题例析：类型一欧姆表的原理【例1】图示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300 nA,内阻 Rc=1()00,可变电阻R的最大阻值为10 kC,电池的电动势E= 1.5 V,内阻r=o.5d 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R、的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx=kC。若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、 内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比较点拨
16、：欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律，将表头刻度盘上的刻度改刻成对应的被测电 阻值，就变成欧姆表的刻度盘。解析：欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向 + ”进“一”出，即回路中电流 从标有“ 十 ”标志的红表爸进去，所以与A相连的表笔,颜色是红色；当两表笔,短接(即& =0)时，也流表应调至满偏也流I*,设此时欧姆表的内阻为R内，此时有关系1,e=尚得R内 =7=5 kQ:当指针指在刻度盘的正中央时1=, 档=丁 ,代入数据可得Rx = R内=5 kQ;当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流I*不变，由公式 E1=,欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数
17、体现出来的，由I K内=沾=/4/=，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，R内十Rx R内十Rx 11KxR内欧姆表的示数变大了。答案：红 5 变大题后反思：了解欧姆表的内部结构和原理，是解决问题的关键。触类旁通：若指针的偏转为满偏的小 则R、的值为多少？类型二多用电表的使用【例2】用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能 的操作步腺，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮。把你认为正确的步骤前的字母按合 理的顺序填写在下面的横线上。%将两表笔短接，调节P使指针对掂刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后
18、，断开两表笔c.旋转S使其尖端对准欧姆挡XI kd.旋转S使其尖端对准欧姆挡X 100e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是()。A.测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零 后测量B.测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C.测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D.测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零点拨：一般先选择较大的挡位粗测，指针偏角大，则电阻较小；注意每换一次挡要调零。解析：(I)测量几十千欧的电阻氐，我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行
19、调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新调零，再进行测量：使用完毕应将选择开 关置于OFF位置或者交流电压最大挡，拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为 待测电阻的阻值30 kQ。(2)欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换 较小的挡位；反之应换较大的挡位。电流总是从多用电表的红表笔流入、从黑表笔流出，每 次换档一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业。所以A、C正确。答案： cabe 30 k (2)AC题后反思：了解欧姆表的原理和结构是正确使用和操作欧姆表的基础。触类旁通：根据上题图中所示指针位置，若选择开关对准直流10 讯挡，则被测电流 为
20、九4;若选择开关对准直流50 V挡，则被测电压为 Vo类型三多用电表检测二极管的特性【例3】用多用电表欧姆挡(X 100)测量三只晶体二极管，其结果依次如图A、B、。所点拨：二极管具有单向导通性，加正向电压时，电阻较小，加负向电压时，电阻较大。解析：二极管加正向电压时，电阻值越小越好，但不能为零，否则二极管已被击穿；加 反向电压时，电阻值越大越好，但不能无穷大，否则二极管引线断开。由图可知，图A、C 二极管都是坏的，图B中二极管是好的，且左边图加的是反向电压，右边图加的是正向电 压，由于红表笔插入的是“ + ”测试孔，与内部电池负极相连，故二极管的正极是b端。二 极管正向导通时电阻较小，加反向
21、电压时电阻很大。如果正、反向电阻相同，说明它不是二 极管或已损坏。答案：B b题后反思：（1）了解二极管的单向导电性，正向电阻很小，反向电阻很大。（2）注意红表笔与内部电池负极相连，而黑表笔与内部电池正极相连，这是易错的。类型四 利用多用电表探测“电学黑箱”【例4】把一只电阻和一只半导体二极管串联装在盒子里，盒子外面只露出三个接线 柱A、B、C,如图所示，今用多用电表的欧姆挡进行测量，测量的阻值如下表所示，试在 虚线框内画出盒内元件的符号和电路。红表笔A/IV 1/CCBAB黑表笔CABCBA阻值有阻值阻值同AC 测量值很大很小很 大接近AC间 电阻点拨：先根据各元件的特性判断元件的种类，再根
22、据测量过程中的现象分析电路的连接 方式。解析：由于A、C间与C、A间电阻相同，所以知A、C间只有电阻，没有二极管。C、 B与B、C间电阻一个很大，另一个很小，说明C、B间只有二极管，且正极与C连接。A、 B间电阻很大，B、A间电阻接近A、C间电阻，说明A、B间是电阻与二极管串联。电路 结构如下图所示。00A B C答案：见解析题后反思：用多用电表探测黑盒内的电学元件及电路结构，一般先用电压挡判断盒内有 无电源，在确认黑盒内没有电源的情况下，然后再用欧姆挡判断盒内有无二极管和电阻，最 后根据测量数据分析盒内电学元件的连接方式。答案：触类旁通例1解析：因为R内= 5kC,此时通过表头的电流/=寺，
23、则有率=七 ,R、=2R也 DD K x十 Kx= 10kQo答案：10kC例2 解析：直流电流10mA挡读第二行“010” 一排,最小刻度值为（）.2mA,读到 0.1 mA就可以了，因为指针指到4.4 mA和4.6 mA中间，所以读成4.5 mA;直流也压50V 挡读第二行“050” 一排，最小分度值为1 V估读到0.1 V,所以读数为22.523.1 V之间 均可以。答案：见解析随堂练习：1关于欧姆表，下列说法正确的是（）。A.欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的B.由于电流和电阻成反比，所以刻度盘上的刻度是均匀的C.使用欧姆表时，选择好一定量程的欧姆挡后首先应该将两表笔短接，进行电阻调零
24、D.当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时，可不必进行电阻调零2甲、乙两同学使用欧姆表测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“X 100”挡，并 能正确操作。他们发现指针偏角太小，于是甲就把开关旋到“XM”挡，乙把选择开关旋到 “X10”挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零，则以下说法正确的是（ ）。A.甲选挡错误，而操作正确B.乙选挡正确，而操作错误C.甲选挡错误，操作也错误D.乙选挡错误，而操作正确3用多用电表测直流电压U和测电阻R时，若红表笔插入多用电表的正(+)插孔，则A.测电压时电流从红表笔流入多用电表；测电阻时电流从红表笔流出多用电表B.测电压、测电阻时电流均从红表笔流入多用电表C.测电压
25、、测电阻时电流均从红表笔流出多用电表D.测电压时电流从红表笔流出多用电表，测电阻时电流从红表笔流入多用电表4如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。(I)如果是用X 10 C挡测量电阻，则读数为(2)如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为 mA。(3)如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为 Vo5如图所示，一只黑箱有A、B、C三个接线柱，已知黑箱内的电器元件只有两个，某 同学利用多用电表电压挡测量，各接线柱间电压均为零，利用欧姆挡依次进行6次测量，将 每次红黑表笔的位置、测得的阻值都填入表中。4。OoCB黑表笔BABCCA红表笔ACCABB阻值/AQ5.329.52ooOO试画出黑箱中的电路
26、图。答案：1. AC 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。因为人=,(/? + / + 4)+ 凡所以人与Rx并不成比例关系，所以刻度盘上的刻度不均匀；使用欧姆表时，每换一次挡位 都需进行一次电阻调零。2. D指针偏转角度小说明通过表头的电流较小，待测电阻值大，所以甲的选挡正确; 换挡后，需调零后才能再次测量电阻值，所以乙的操作是正确的。3. B 当电压表使用时，电流从正极流入；当欧姆表使用时，电流也从正极流入，因 为此时红表笔接的是电源的负极。4. (1)60 (2)7.1 或 7.2 (3)3.563.595. 用电压表测量电压判断出电路中无电源。欧姆挡正反接阻值不同，说明存在二极管。 A、。正反接阻值相同，说明其间只有纯电阻。由于二极管正向电阻是非线性的，因此， Rbc芋Rba + Rac,电路图如图所示。4?答案：见解析R