高中物理万用表的使用.docx
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高中物理万用表的使用
五、练习使用多用电表(万用表)测电阻
多用电表是常用的测量电压、电流、电阻的仪表。
它的问世给测量带来了很多方便。
熟悉表盘面上的
刻度部分和调节部分的用途和功能,并能熟练操作(包括读数)。
弄清多用电表内部的电路结构。
会用多用电表测电阻,判断黑盒中电阻连接方式。
同时还要分析欧姆表测电阻产生的误差及其原因分
析。
对多用电表的使用要亲自动手,经常实践才能熟练掌握,同时能熟练操作多用电表也是一种技能,是
人的素质的一个组成部分。
【重要知识提示】
1.实验目的
了解多用电表的结构,明确多用电表的使用方法,学会用多用电表测电阻。
2.多用电表特点
多用电表是一种多用仪表,一般可以用来测电流、电压和电阻。
每一测量项目有几个量程。
用途广泛,
使用方便,但准确度稍低。
3.实验器材
多用电表一块,定值电阻若干(含几欧、几十欧、几千欧多种规格电阻),小螺丝刀、电灯泡。
4.实验步骤
(1)机械调零:
检查多用表指针是否停在表盘刻度线左端的零位置,若不指零,可用小螺丝刀旋转定
位螺丝。
(2)选档:
先将两表笔分别插入所对应插孔中,根据定值电阻大小,旋动选择开关使其尖端对准欧姆
档的合适量程档。
(3)欧姆调零:
将红、黑表笔短接,调整调零电阻旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置。
(4)测量、读数:
将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接,表针示数乘以量程倍率,即为待测电阻的
阻值。
(5)重复步骤
(2)、(3)、(4)。
对其他定值电阻进行测量时,要注意每次换档后都要重新调零,并将测
定值与标定值进行比较;对灯泡、电炉丝或人体电阻测量时,注意先粗测或估计其阻值,选择好适当量程。
(6)实验完毕,应将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档。
如果欧姆
表长期不用,应取出表内的电池。
5.注意事项
(1)测电阻时,待测电阻要与电源以及其他电阻断开,且不要用手接触表笔。
(2)合理选择欧姆档量程,应尽可能使指针指在中央位置附近(指针处在表盘中央时读数比较准确)。
1
(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。
6.误差来源
测量值偏大,其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触电阻,或者在连续测量过程中,
表笔接触时间过长,引起电表内电池电动势下降,内阻增加。
如果是高值电阻测量值偏小,则可能是人体
电阻并人造成。
欧姆表的刻度是按标准电池标出,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。
【典型范例导析】
【例1】多用电表的表盘包括哪两个部分,它们的作用是什么?
解析多用表的外形——表盘包括刻度和调节两个部分。
如图3-70所示。
①刻度部分:
有三条主要刻度线,最上面是一条欧姆表的刻度,零刻度线在最右侧,从右至左读数增
加,但刻度不均匀;第二条是电压和电流刻度线,零刻度线在左侧,从左至右读数均匀增加;第三条刻度
线是交流低压刻度线,零刻度线在左侧,并且刻度均匀。
②调节部分
a.表针的机械调零螺丝:
它的作用是使指针指在左侧的零刻度线上,通常调整第一次后,就不要再
轻易动它了。
少数情况发现使用前表针不在零点,要用螺丝刀轻轻调整。
b.选择开关:
它的作用是选择测量项目和量程,它带有箭头,箭头所指,
表明该表的作用和量程。
如图3-70中选择开关所指示的,表示该表调到欧姆档,
×1k量程,读数时应将指针的指示数值扩大1000倍。
c.欧姆表的调零旋钮:
它实际上是一个可变电阻,它的作用是,在多用表
当做欧姆表使用时,将红、黑表笔直接相接,调整。
指针使之指在欧姆表的零刻
线,每次测量电阻之前都需要用它进行调零。
图示的右下侧是两只红、黑表笔的
插孔。
下面通过实例来说明原理。
【例2】现有一表头,满偏电流Ig=500μA,内阻Rg=200Ω用它作多用电表的表头,要求多用电表
具有下列各项量程:
(1)O~lmA的直流电流档;
(2)O~10mA的直流电流档;
(3)0~50V的直流电压档;
(4)0~500V的直流电压档;
2
(5)内阻为1.5kΩ的电阻档。
应该怎样设计这个简易多用电表的整个电路呢?
解析设计思路和方案如下:
(1)直流电流档
直流电流档的电路如图3-71所示,当公共端与lmA端接人被测电路中时,量程为I1=lmA,当公共端
与10mA接人被测电路中时,量程为I2=10mA。
当公共端与lmA端接人被测电路时,电阻R1和R2串联,再与表头内阻Rg并联,由并联电阻电路中的
电流分配关系可求出
6I
50010g
RRR200200①
12g36
II11050010
1g
当公共端与10mA端接人被测电路时,电阻R1与表头支路的电阻Rg+R
2并联,由并联电路的特点可知:
Ig(Rg+R2)=(I2-Ig)R
1
代入Ig=500×102=10×10一6A,I一3A,Rg=200Ω,可得
一6A,I一3A,Rg=200Ω,可得
R
2+200Ω=19R
1②
由①、②两式可得R1=20Ω,R2=180Ω
(2)直流电压档
直流电压档的电路图3-72所示。
当公共端与50V端接人被测电路,量程为U1=50V;当公共端与500V端
接人被测电路时,量程为U2=500V。
虚线框内相当于表头,表头内阻R’g=
R
(RR)
g=lOOΩ,表头嘉偏电压Ug=IgRg=500×10
12
-6×200V=O.1V。
R
g
(
RR
1
2
)
当公共端与50V端接人被测电路时,由串联电路的电压分配关系,有
UU
1g
500.1
R3=R'100
g
U0.1
g
=49.9kΩ
当公共端与500V端接人被测电路时,由串联电路的电压分配关系可得
UU
2g
5000.1
R4=R'100
g
U0.1
g
=499.9kΩ
(3)电阻档(欧姆档)
电阻挡的最简单的电路如图3-73所示。
电池的电动势为ε,内阻为r。
电阻R是可变电阻,也叫调零
电阻。
3
当红、黑表笔相接时(短接)(图甲),相当于被测电阻Rx=O,调节R的阻值,使I
,
g
rRR
g
则表头的指针指到满刻度,所以刻度盘上指针在满偏处定为电阻档刻度的零点。
当红、黑表笔不接触时(图乙),相当于被测电阻Rx=∞,电路中没有电流,表头的指针不偏转,此时
指针所指的位置是电阻档刻度的“∞”点。
当红、黑表笔间接入被测电阻Rz时(图丙),通过表头的电流I=ε/(r+Rg+R+Rx),改变Rx,电流I随
着改变。
如果在刻度盘直接标出与I对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。
欧姆表
的刻度是不均匀的,在高阻区,电阻刻度分布越来越密,在低阻区,电阻刻度越来越稀。
当Rx=R+Rg+r时,
I=
1
2
I
g
,指针半偏,指针指在刻度盘的中央,称为中值电阻。
欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻。
【例3】一个多用电表的电池已使用很久了,但转动调零旋钮时,仍可使表针调到零欧姆刻度处,
这时测量出的电阻值R测与所测电阻的真实值R真相比较,下列说法中正确的是()
A.R测=R真B.R测>R真C.R测解析电阻调零时,
Ig;测量电阻时,
R
内
I
R
x
R
内
。
所以,
I
I
g
x
R
I
g
1
I
g
R
x
I
g
,电池用久后,ε减小,由公式知道,I随之减小,从而指针
指示的电阻刻度值偏大,即R测>R真,应选B。
【例4】欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成,有关欧姆表的使用和连接,下面的叙述
正确的是()
①测电阻前要使红、黑表笔相接,调节调零电阻,使表头指示电流为零;
②红表笔与表内电池正极那边相连,黑表笔与表内电池负极那边相连;
③红表笔与表内电池负极那边相连,黑表笔与表内电池正极那边相连;
④测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻阻值越大;
⑤测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻阻值越小。
4
A.①②B.③⑤
C.②④D.①④
解析燃的原理电路如图3-74所示,由图可知
②错,③正确。
当两表笔间接人待测电阻Rx时,通过表头电流I
,测量前,使红、
RgrRR
0
x
黑表笔短接调零时,通过表头电流最大(满偏),对应的电阻刻度值为m。
当待测电阻越大,表针偏转角度
越小。
因此①④错误,⑤正确。
综合上面的分析,正确答案为选项B。
【能力跟踪训练】
1.关于多用电表面板上的刻度线,下列说法中正确的是()
A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可共用同一刻度线
B.电阻刻度线是均匀的,且每一档的测量范围都是从0~∞
C.交流电压刻度线是均匀的
D.电阻刻度线上的零欧姆刻度线与直流电流刻度的最大刻度线相对应
2.用多用电表欧姆档测电阻时,下列说法中错误的是()
A.测量前必须欧姆调零,而且每测一次电阻都要重新欧姆调零
B.为了使测量值比较准确,应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起,以使表笔与待
测电阻接触良好
C.待测电阻若是连在电路中,应当把它先与其他元件断开后再测量
D.使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋到OFF档或交流电压最高档
3.欧姆调零后,用“×10”档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"档,重新欧姆调零后进行测量
D.为了把电阻测得更准一些,应换用“×100"档,重新欧姆调零后进行测量
4.一位同学使用多用表测电阻,它在实验中的主要步骤如下:
①把选择开关拨到“×1"的欧姆档上;
②把表笔插入测试笔插孔中,先把两表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在零欧姆处;
③把两表笔分别与待测电阻的两端相接,发现这时指针偏转较小;
④换用“×100"欧姆档测量,发现这时指针偏转适中,随即记下电阻数值;
5
⑤把表笔从测试笔插孔拔出后,把多用表放回桌上原处,实验完毕。
这个学生在测量时已注意到:
待测电阻与其他元件的电源断开,不用手碰表笔的金属杆。
这个学生在
实验中还有哪些违反使用规则的地方?
5.用P=U
2/R“220V、40W”电灯泡电阻为1210Ω,用多用电表欧姆档测得其电阻只有900Ω,下列说
法中正确的是()
A.两个电阻值相差悬殊是不正常的,一定是测量时读错了数
B.两个阻值不同是正常的,因为欧姆表测电阻的误差大
C.两个阻值相差悬殊是不正常的,可能是出厂