2.校正
校正电路如图1所示,校正的过程是:
先将滑动触头移动到最左端,然后闭合开关,移动滑动触头位置,使改装后的电压表示数从零逐渐增大到量程值,移动一次记下改装的电压表和标准电压表示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正.
图1
二、多用电表
多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程.外形如图3所示:
上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程.另外,还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和表笔的插孔.
图3
三、二极管的单向导电性
1.晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图4甲所示.
2.晶体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,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示.
图4
3.将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极.
基本实验要求
1.实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.
2.实验步骤
(1)观察:
观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.
(2)机械调零:
检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零.
(3)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔.
(4)测量小灯泡的电压和电流
①按如图5甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压.
图5
②按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.
(5)测量定值电阻
①根据被测电阻的大约阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指欧姆表的“0”刻度,若不指欧姆表的“0”刻度,调节欧姆表的调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
③读出指针在刻度盘上所指的数值,观察选择开关所对应的欧姆挡的倍率,用读数乘以倍率,即得测量结果;
④测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.
(6)探索黑箱内的电学元件
判断目的
应用挡位
现象
电源
电压挡
两接线柱正、反接时均无示数说明无电源
电阻
欧姆挡
两接线柱间正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小,反接时示数很大
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值后逐渐增大到“∞”,且指针摆动越来越慢
规律方法总结
1.多用电表使用注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.
(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮.
(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率.
(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.
(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表.
(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.
(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.
2.多用电表对电路故障的检测
高中阶段对电路故障的考查只限于断路和短路两种,且故障一般只有一处.
(1)断路故障的检测方法
①将多用电表拨到电压挡作为电压表使用.
a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏.
b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.
②将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路.
③用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.
不能用欧姆表检测电源的情况.
(2)短路故障的检测方法
①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.
②用电流表检测,串联在电路中的电流表若示数不为零,故障应是短路.
考点一 对多用电表使用的考查
例1
(2011·安徽理综·21(Ⅱ))
(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值,先把选择开关旋到“×1k”挡位,测量时指针偏转如图6所示.请你简述接下来的测量操作过程:
图6
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡.
(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实验器材如图7所示.其中电压表内阻约为5kΩ,电流表内阻约为5Ω.图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接.
图7
(3)图8是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程.当转换开关S旋到位置3时,可用来测量________;当S旋到位置________时,可用来测量电流,其中S旋到位置________时量程较大.
图8
答案
(1)①断开待测电阻,将选择开关旋到“×100”挡;
②将两表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0Ω”;
③再接入待测电阻,将指针示数×100,即为待测电阻阻值.
(2)如图所示
(3)电阻 1、2 1
考点二 对多用电表读数的考查
例2
如图7所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时,表针指示如图9所示,则:
图9
(1)所测电阻的阻值为________Ω;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”或“×1k”).
(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为______mA;当选用量程为250mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.
(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为________V.
解析
(1)欧姆表读数:
对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103Ω;测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡.
(2)选50mA直流电流挡,则每一大格表示10mA,每一小格表示1mA,测量的精确度为1mA,应估读到0.1mA(此时为1/10估读),指针对应的读数为30.8mA;选择量程为250mA的电流挡,则每一大格表示50mA,每一小格表示5mA,测量的精确度为5mA,应估读到1mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为154mA.
(3)选择10V电压挡,则每一大格表示2V,每一小格表示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1V(此时应为1/2估读),指针对应的读数为6.2V.
答案
(1)1.5×103 ×1k
(2)30.8(30.7~30.9都正确)
154 (3)6.2
欧姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧
1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘
(1)左∞右0:
电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零与电流、电压最大刻度
重合.
(2)刻度不均匀:
左密右疏.
(3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数应再乘以该挡的倍率.电流、电压挡是量程范围挡.
在不知道待测电阻的估计值时,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).
2.读数技巧
(1)欧姆表的读数
①为了减小读数误差,指针应指在表盘
到
的部分,即中央刻度附近.
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用
估读.
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积.
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、
0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位.
考点三 用多用电表检查电路故障
例3
如图10所示是某同学连接的实验实物图,合上开关后,发现A、B灯都不亮.他采用下列两种方法检查故障:
图10
(1)用多用电表的直流电压挡进行检查:
①那么选择开关应置于下列量程的________挡.(用字母序号表示)
A.2.5VB.10VC.50VD.250V
②在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触________.(填a或b)
③该同学测试结果如下表所示,根据测试结果,可以判定故障是________________.(假设只有下列中的某一项故障)
测试点
a、b
c、b
c、d
d、f
电压表示数
有示数
有示数
无示数
有示数
A.灯A断路B.灯B短路
C.c、d段断路D.d、f段断路
(2)用欧姆挡检查:
①测试前,应将开关S________(填“断开”或“闭合”).
②测量结果如下表所示,由此可以断定故障是____________________________________.
测量点
c、d
d、e
e、f
表针偏转情况
A.灯A断路B.灯B断路
C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路
解析
(1)①总电动势为6V,故选10V量程即可.②红表笔接高电势,即a端.③综合判断:
用电器两端有电压为断路,无电压为短路或完好,电源两端无电压为损坏,有电压为完好,故选D.
(2)①测电阻前应断开开关(断开电源).②c、d间有阻值,说明灯A完好.d、e间无电流(电阻∞),说明d、e断路.e、f间有阻值,说明B灯完好.选D.
答案
(1)①B ②a ③D
(2)①断开 ②D
考点四 电学黑箱的探测
例4
(2012·江苏单科·10)如图11所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.
图11
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整题图12中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”).
图12
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值.测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表.两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图所示.
请将记录表补充完整,并画出一种可能的电路.
两表笔接的接点
多用电表的示数
a、b
________Ω
a、c
10.0Ω
b、c
15.0Ω
解析
(1)多用电表使用前应进行机械调零,机械调零装置为A.
(2)使用多用电表进行测量时,为保证电表不被损坏往往要进行试触,即让两表笔进行短暂接触,观察指针偏转情况,若持续接触则有可能损坏电表.
(3)黑箱中无电源且每对接点间正反阻值相等,由多用电表读数可知所缺数据为5.0Ω,由a、b间电阻为5.0Ω,a、c间为10.0Ω,b、c间为15.0Ω知,电路为a、b间5.0Ω的电阻与a、c间10.0Ω的电阻串联而成,电路图如图所示.
答案
(1)A
(2)短暂 (3)5.0 电路图见解析图
1.用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图13所示.若多用电表的选择开关处于表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少?
请填在表格中.
图13
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100mA
________mA
直流电压2.5V
________V
b
电阻×100
________Ω
答案 23.0 0.57 320
解析 在读电压和电流时,要注意估读,而在读电阻时不用估读.
2.多用电表表头的示意图如图14所示.在正确操作的情况下:
图14
(1)若选择开关的位置如a箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.
(2)若选择开关的位置如b箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.
(3)若选择开关的位置如c箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.
(4)若选择开关的位置如c箭头所示,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依次为:
________,________,________.
(5)全部测量结束后,应把选择开关拨到______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.
答案
(1)直流电压 1.20V
(2)直流电流 48mA
(3)电阻 1.6kΩ (4)改用“×1k”倍率 重新欧姆调零 测量、读数 (5)OFF挡 交流电压最高挡 (6)红 正
3.
(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx,以下给出的最可能的实现操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上________.
a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0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,断开两表笔
c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e.旋转S使其尖端对准交流500V挡,并拔出两表笔
根据如图15所示指针位置,此时被测电阻的阻值约为________Ω.
图15
(2)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
答案
(1)c、a、b、e 30k
(2)AC
解析
(1)题目中要求测量几十千欧的电阻,所以应该选择×1k的欧姆挡,再进行欧姆调零,然后进行测量,最后将S旋至指向交流500V挡,拔出表笔,所以顺序为c、a、b、e.根据欧姆表的读数原理,可以得出欧姆表的读数为30kΩ.
(2)指针偏角过大,说明电阻较小,所以应选择倍率较小的挡位,A项正确;电阻的阻值与电流的流向无关,所以红、黑表笔接反,不影响测量结果,B项错误;不将被测电阻与外电路断开,流经欧姆表的电流会影响读数甚至烧毁器材,C项正确;只要不换挡位,就不用重新调零,D项错误.
4.(2012·全国·22)在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2和3.用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω.
(1)在图16所示的虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式;
图16
(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为________Ω.
答案
(1)见解析图
(2)0.6
解析
(1)根据已知1、2间电阻为1Ω,2、3间电阻为1.5Ω,1、3间电阻为2.5Ω,可画出电阻的连接方式如下:
(2)若将1、3接线柱用导线连接起来,则等效电路图为:
故R12=
Ω=0.6Ω.
5.某班同学在做“练习使用多用电表”的实验.
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻Rx的阻值,当选择开关置于欧姆挡“×100”的位置时,多用电表指针示数如图17所示,此被测电阻的阻值约为________Ω.
图17
(2)某同学按如图18所示的电路图连接元件后,闭合开关S,发现A、B灯都不亮.该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障.检查前,应将开关S________.(填“闭合”或“断开”)
图18
(3)若
(2)中同学检查结果如下表所示,由此可以确定( )
测试点
b、f
b、e
b、d
d、e
多用电表示数
无穷大
无穷大
500Ω
无穷大
A.灯A断路B.灯B断路
C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路
答案
(1)2.6k(或2.6×103 2600)
(2)断开 (3)D
解析
(1)欧姆表测电阻的测量值等于读数乘以倍率.
(2)用欧姆挡检查电路需将电路断开.
(3)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路,b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路,d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路,b、d间电阻有一定的数值,说明b、d间没有断路,所以断路在d、e之间.
6.实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管,课外活动小组的同学设计了一个试验来测量螺线管的电阻.他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线和学生电源等.
(1)他们使用多用电表粗测螺线管金属丝的电阻,操作过程分以下三个步骤:
①将红表笔插入多用电表的________(正、负)插孔、黑表笔插入多用电表的________(正、负)插孔;选择电阻挡“×1”;
②________________________________________________________________________;
③把红、黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,多用电表的示数如图19所示,读数为________Ω.
图19
(2)根据多用电表示数,为了减小实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,应从下图中的A、B、C、D四个电路中选择________电路来测量金属丝电阻.
(3)他们正确连接电路,接通电源后,调节滑动变阻器,发现电流始终无示数.请设计一种方案,利用多用电表检查电路故障并写出判断依据.(只需写出简要步骤)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案
(1)①正 负 ②将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指在电阻为零处 ③4
(2)D (3)见解析
解析
(1)①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔;选择电阻挡“×1”;
②将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指在电阻为零处;
③读数为4Ω.
(2)滑动变阻器应选用分压式接法,由于金属丝电阻较小,因此应采用电流表外接法.故选D.
(3)使用多用电表的电压挡位,接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压,若电压等于电源电压,说明与多用电表并联的元件或导线有断路故障.或使用多用电表的电阻挡位,断开电路或拆下元件、导线,逐个测量各元件、导线上的电阻,若电阻为无穷大,说明该元件或导线有断路故障.