18学年高中物理闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2节多用电表的原理与使用31180131231.docx
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18学年高中物理闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2节多用电表的原理与使用31180131231
第2节多用电表的原理与使用
1.多用电表测直流电流和电压的原理就是电阻的分流和分压原理。
2.多用电表欧姆挡测电阻的设计原理是闭合电路欧姆定律。
3.多用电表欧姆挡测电阻时,先将选择开关拨到适当倍率,将红黑表笔短接,调节调零旋钮,使欧姆表调零。
测完后,将选择开关置于“OFF”或交流电压最高挡。
一、多用电表的原理
1.构造
多用电表的核心是一只直流灵敏电流计G,即“表头”。
表头与电阻、拨动开关等组成不同的测量电路。
2.多用电表测直流电流、电压的原理
(1)表头与电阻串联组成测直流电压的分压电路。
(2)表头与电阻并联组成测直流电流的分流电路。
3.欧姆表测电阻的原理
(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。
如图421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。
当Rx=r+Rg+R时,指针指向刻度盘正中央,这时Rx的电阻被称为中值电阻。
图421
二、练习使用多用电表
1.认识多用电表
图422
2.多用电表的使用
(1)测量前,先调零,再将红、黑表笔分别插入正、负测试笔插孔。
(2)测量时,应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上,读数时,要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数。
(3)测电流、电压时,选择恰当的量程,使指针应偏转到满刻度的
以上。
(4)测电阻时,先估测电阻阻值,将选择开关拨到适当倍率,将红、黑两表笔短接,调节调零旋钮,使指针恰好停在“电阻挡”刻度线的零刻度处,然后将红、黑表笔搭在电阻两端,读取表盘指针所指电阻挡刻度线的示数,电阻值等于示数乘以倍率。
(5)使用后,要把表笔从测试插孔中拔出,并把选择开关拨至“OFF”挡或交流电压最高挡。
1.自主思考——判一判
(1)欧姆表的红表笔接内部电源的正极。
(×)
(2)欧姆表的刻度是均匀的。
(×)
(3)欧姆表的零刻度在表盘的最右端。
(√)
(4)流过欧姆表的电流是内部电源提供的,流过电压表、电流表的电流是外电路的电源提供的。
(√)
(5)测电阻时,每次测电阻前都要进行欧姆调零。
(×)
(6)测电阻时,指针偏角很小,是指电阻很小。
(×)
2.合作探究——议一议
(1)多用电表在不使用时指针停在什么位置?
电阻挡的零刻度在什么位置,为什么?
[提示] 在不使用时,多用电表的指针停在左边。
电阻挡的零刻度在右边,此时电流表满偏,表明两表笔之间的电阻为零。
(2)多用电表的表盘有什么特点?
具体有什么作用?
[提示] 从上到下,最上方标有“Ω”的刻度指示的是电阻值,选择开关在电阻挡时,应读此刻度。
中间的刻度是用于测量直流电流和直流电压的,且刻度是均匀分布的。
最下方的刻度是用于测量交流电压的,且刻度是不均匀的。
在实际使用时,要根据选择开关所在位置,找出相应的刻度进行读数。
(3)多用电表的红、黑表笔与“+”“-”插孔应该怎样连接?
在进行测量时,电流是如何通过多用电表的?
[提示] 多用电表的红表笔连接的是“+”插孔,黑表笔连接的是“-”插孔。
测直流电流或电压时,电流从红表笔进入电表,从黑表笔流出电表。
测电阻时,多用电表的黑表笔与内部电池的正极相连,红表笔与电池的负极相连。
电路闭合时,正好符合电流从红表笔流入,从黑表笔流出。
因此,测电流、电压、电阻时电流流过电表的方向是一样的。
欧姆表测电阻的原理
[典例] 如图423所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图,其中电池电动势E=1.5V,改装后,原来电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置,则2mA刻度处应标为________,1mA刻度处应标为________。
图423
[思路点拨]
→
[解析] 因为R内=
=
=500Ω,
I1=
,2mA=
,
所以Rx1=250Ω。
因为I2=
,1mA=
,
所以Rx2=1000Ω。
[答案] 250Ω 1000Ω
欧姆表的刻度线
刻度
标注方法
标注位置
“0Ω”
红黑表笔相接调节
调零旋钮使指针满偏
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
刻度盘正中央
“Rx”
红黑表笔接Rx
Ix=
Rx与Ix一一对应
与Rx对应电流Ix处
1.以下是欧姆表原理的电路示意图,正确的是( )
解析:
选C 欧姆表的红、黑表笔分别与内部电源的负、正极相连,A、B错误;闭合电路中的外电路,电流从电源的正极流向负极,对于电流表电流应从正接线柱进,从负接线柱出,C对,D错。
2.如图424所示为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300μA,内阻Rg=100Ω,调零电阻最大值R=50kΩ,串联的固定电阻R0=50Ω,电池电动势E=1.5V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是( )
图424
A.30kΩ~80kΩ
B.3kΩ~8kΩ
C.300kΩ~800kΩ
D.30Ω~80Ω
解析:
选B 当红、黑表笔短接调零时,根据闭合电路欧姆定律Ig=
,则R+Rg+R0+r=
=
Ω=5kΩ。
使用欧姆表读数时,在中值电阻5kΩ左右读数最为准确,故B正确。
多用电表的使用
1.使用多用电表测电阻的步骤
(1)机械调零:
使用前若表针没有停在左端“0”位置,要用螺丝刀转动调零定位螺丝,使指针指零。
(2)选挡:
估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
(3)欧姆调零:
将红、黑表笔短接,调整调零电阻旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处。
(4)测量读数:
将两表笔分别与待测电阻的两端接触,表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
(5)测另一电阻时重复
(2)(3)(4)。
(6)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
2.测电阻时应注意哪些问题?
(1)选挡后要进行欧姆调零。
(2)换挡后要重新进行欧姆调零。
(3)被测电阻要与电源、其他元件分离,不能用手接触表笔的金属杆。
(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。
(5)使用后,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。
(6)若长期不用,应把电池取出。
[典例] 用如图425所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。
请根据下列步骤完成电阻测量:
图425
(1)旋动部件________,使指针对准电流的0刻线。
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(3)将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件________,使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”)。
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
[解析] 多用电表测量电阻时,在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上,若指针不在零刻度线上,用螺丝刀小心转动调零螺丝S,使指针对准电流的0刻线。
然后转动选择开关K,选择量程,再将两表笔短接,调整调零电阻的旋钮T,使指针对准满偏刻度(即电阻的0刻线),接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,测量被测电阻的阻值。
若在测量过程中,发现指针偏转角度过小,表明被测的电阻阻值很大,这时要换用更高倍率的挡位。
例如本题就要从“×100”挡位更换到“×1k”的挡位。
[答案]
(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
多用电表的欧姆挡使用“五注意”
(1)选择适当的量程,选挡时若无法估计待测电阻的阻值,应将选择开关先旋到“×1”挡,欧姆调零后,将红黑表笔分别接到电阻两端,若指针偏角较小,再逐渐增大量程,直到指针指在中值电阻附近为止。
(2)每改变一次量程,要重新进行欧姆调零,使用同一量程测量不同的电阻时,无需重新调零。
(3)测量时待测电阻要跟其他元件、电源断开。
(4)要尽量利用欧姆表刻度盘的中央部分,估读示数时要考虑刻度不均匀。
(5)多用电表用完后,选择开关要旋到交流电压的最高挡或“OFF”挡。
1.一个多用电表的电阻挡有三个倍率,分别是×1Ω,×10Ω,×100Ω。
用×10Ω挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应该换到________挡。
如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是__________。
若补上该步骤后测量,表盘的示数如图426所示,则该电阻的电阻值是______Ω。
图426
解析:
用×10Ω挡测电阻时,指针偏角很小说明所测电阻阻值很大,所选量程太小,为较准确地进行测量,应换到×100Ω挡,换×100Ω挡后要重新欧姆调零。
该电阻表盘读数是22Ω,倍率是×100,所以该电阻阻值为22×100Ω=2.2×103Ω。
答案:
×100Ω 欧姆调零 2.2×103
2.如图427所示为一正在测量中的多用电表表盘。
图427
(1)如果是用直流10V挡测量电压,则读数为________V。
(2)如果是用×100Ω挡测量电阻,则读数为________Ω。
(3)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为________mA。
解析:
在题图所示的多用电表表盘中,如果是用10V直流电压挡测量电压,读数时要找到对应的刻度和量程,读数为6.5V;同理,用5mA直流电流挡测量电流时读数为3.25mA;用×100Ω的电阻挡测量电阻,被测电阻的阻值为:
读数×100Ω=8×100Ω。
答案:
(1)6.5
(2)800 (3)3.25
1.下列说法中正确的是( )
A.欧姆表的每一挡的测量范围都是0~∞
B.用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时,误差大小是一样的
C.用欧姆表测电阻,指针越接近刻度盘中央,误差越大
D.用欧姆表测电阻时,选不同挡位时,指针越靠近右边误差越小
解析:
选A 欧姆表的每一挡的测量范围是0~∞,所以A对;用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时,误差大小是不一样的,所以B错;用欧姆表测电阻,指针越接近刻度盘中央,误差越小,所以C、D错。
2.用多用电表测量直流电压U和测量电阻R时,若红表笔插入正(+)插孔,则( )
A.测电压U时红表笔电势高,测电阻R电流从红表笔流出
B.不管测电压U还是测电阻R,都是红表笔电势高
C.测电压U电流从红表笔流入,测电阻R电流从红表笔流入
D.测电压U电流从红表笔流出,测电阻R电流从红表笔流出
解析:
选C 用多用电表测量直流电压U时,多用电表就是电压表,电流从红表笔流入,黑表笔流出,用多用电表测量电阻R时,多用电表内部有电源,电流也是从红表笔流入,黑表笔流出,故C正确、D错误。
测电压时电流源于外电路的电压,红表笔电势高,测电阻时电流源于内电路的电压,红表笔电势低,A、B错误。
3.(多选)关于多用电表,下列说法正确的是( )
A.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
B.多用电表无论是测电压、电流还是测电阻,红表笔的电势都高于黑表笔的电势
C.多用电表的电压挡、电流挡和电阻挡都是靠外部提供电流的
D.多用电表表面上电阻刻度的零刻度与直流电流的最大刻度相对应
解析:
选AD 用多用电表测电阻时,由表内电源提供电流,且此时黑表笔的电势高,选项B、C错误。
4.(多选)用多用电表电阻挡测电阻,有许多注意事项,下列说法中哪些是错误的( )
A.测量前必须调零,而且每测一次电阻都要重新调零
B.每次换挡后必须电阻调零
C.待测电阻如果是连接在电路中,应把它先与其他元件断开,再进行测量
D.两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确,为此,应当用两只手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起
解析:
选AD 对多用电表电阻挡,一方面要熟记其刻度特点:
刻度不均匀(左密右疏)且零刻度在表盘的右端(电流的最大值);另一方面熟记使用中的注意事项。
5.某同学在探究规格为“6V 3W”的小电珠伏安特性曲线实验中,在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至的挡位是( )
A.直流电压10V B.直流电流5mA
C.欧姆×100D.欧姆×1
解析:
选D 由小电珠的规格可知其电阻R=
=
Ω=12Ω,故应将选择开关旋至欧姆挡“×1”,D正确。
6.(多选)用多用电表的欧姆挡(×1kΩ)检验性能良好的晶体二极管,发现多用电表的指针向右偏转的角度很小,这说明( )
A.二极管加有正向电压,故测得电阻很小
B.二极管加有反向电压,故测得电阻很大
C.此时红表笔接的是二极管的正极
D.此时红表笔接的是二极管的负极
解析:
选BC 向右偏角很小说明电阻很大,故二极管加的是反向电压。
B正确。
此时红表笔接的是二极管的正极。
7.用多用电表测量一未知电阻时,某同学选择了“×10”的挡位,指针的偏转如图1所示。
则关于本次测量正确的是( )
图1
A.该电阻约为几十欧姆
B.该电阻约为几百欧姆
C.正确的操作应选用“×1k”挡位,重新调零测量阻值
D.正确的操作应选用“×100”挡位,重新调零测量阻值
解析:
选A 多用电表测量电阻时的电阻值等于指针“指示数”与“倍率”的乘积,A正确,B错误;用“×10”挡位测量时,表针偏角极大、指针指向表盘的右端,说明指针“指示数”极小,即被测电阻较小,为减小读数误差,应尽量使指针指在中值电阻附近,即使指针“指示数”大一些,故应选用较低倍率,C、D错误。
8.某同学自行设计了一个照明电路,如图2所示,按照电路图完成实物电路,闭合开关后,发现小灯泡不亮。
为了探测该电路出现的故障,该同学用多用电表进行了探测,得到的实验现象和结论错误的是( )
图2
A.用直流电压挡,闭合开关,将红、黑表笔分别接a、b;若有示数,小灯泡断路;若无示数,小灯泡短路或其他地方断路
B.用直流电流挡,闭合开关,将红、黑表笔分别接a、b;若有示数,小灯泡断路;若无示数,小灯泡短路或其他地方断路
C.用欧姆挡,闭合开关,将红、黑表笔分别接a、b;若无示数,小灯泡断路;若有示数,小灯泡短路
D.用欧姆挡,断开开关,将红、黑表笔分别接a、b;若无示数,小灯泡断路;若有示数且示数最大,小灯泡短路
解析:
选C 选直流电压挡时,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之间短路或其他地方断路,A正确;选直流电流挡时,指针若偏转说明有电流流过表头,而灯不亮,则小灯泡断路,若不偏转,a、b两点电势相等,小灯泡短路或其他地方断路,B正确;选欧姆挡时,已启用欧姆表内电源,必须将外电路电源断开,故C错误;分析可知D正确。
9.(多选)如图3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R3<R4,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3
A.S与1或2连接时,多用电表就成了电流表,且前者量程较大
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
解析:
选AD 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,表头与分压电阻串联,多用电表就成了电压表,由于R3<R4,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A、D。
10.用多用电表欧姆挡测一电阻R时,选择开关旋钮置于“×10”挡,测量时,指针恰指在刻度值100与200的正中间,可以确定其测量值R为( )
A.150ΩB.1500Ω
C.1000Ω<R<1500ΩD.1500Ω<R<2000Ω
解析:
选C 欧姆表的刻度不均匀,由欧姆表的表盘刻度特点可知,随电阻值的增大,刻度变密,所以其电阻值一定小于1500Ω大于1000Ω,由此判断C正确。
11.多用电表表头的示意图如图4所示。
在正确操作的情况下:
图4
(1)若选择开关的位置如箭头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箭头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箭头c所示,则测量的物理量是________,测量结果为________。
(4)若选择开关的位置如箭头c所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该为:
_________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)全部测量结束后,应将选择开关拨到__________挡或者__________。
(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表。
解析:
多用电表可以测直流电压、电流,交流电压,电阻。
测电压、电流时同电压表、电流表的使用方法相同,选择的挡位是最大量程;而选择测电阻挡位时,指针指示的数值乘以倍率便得测量值。
答案:
(1)直流电压 1.25V
(2)直流电流 50mA (3)电阻 1.7kΩ (4)选用欧姆表“×1k”倍率,重新调零,将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线,读出指针所指刻度,再乘以倍率得测量值 (5)OFF 交流电压500V挡 (6)红 正
12.如图5所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。
在开关闭合后,发现小灯泡不亮。
现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:
电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。
图5
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的________挡。
在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的________挡。
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明____________可能有故障。
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。
解析:
(1)当连接点1、2已接好时,电路中已有电压存在,故需用电压挡来检测电路。
当连接点1、2同时断开时,电路中没有电源提供电压,要检测电路故障,只有通过测各段电路的电阻是否异常,故采用欧姆挡。
(2)当电路中两点间有电压时,这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的。
当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时,就可以确定断路位置在此两点之间。
答案:
(1)电压 欧姆
(2)开关或连接点5、6 (3)①调到欧姆挡 ②将红黑表笔相接,检查欧姆挡能否正常工作 ③测量小灯泡的电阻。
如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障。
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