第2章 第4节 认识多用电表.docx

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第2章第4节认识多用电表

第四节 认识多用电表

学习目标

知识脉络

1.了解欧姆表的结构和刻度特点,理解欧姆表测电阻的原理.(重点)

2.学会使用欧姆表测电阻.(重点)

3.理解并掌握多用电表的工作原理.(重点、难点)

4.掌握使用多用电表测电压、电流及判断二极管的质量和极性,会用其探索简单黑箱中的电学元件及连接方式.(重点、难点)

   多用电表的原理

1.构造:

指针式多用电表由表头、测量电路、转换开关以及红、黑测量表笔等组成.

2.内部电路:

(如图241所示)

图241

转换开关

功能

量程比较

接入1或2

电流表

接1端量程大

接入3或4

电压表

R3

3.测直流电流和直流电压的原理就是电路的分流和分压原理.

4.测电阻原理

(1)多用电表测量电阻的原理电路如图242所示,其中R为可变电阻称为调零电阻.

(2)当红、黑表笔直接接触时,被测电阻Rx=0,调节R值使电流计的指针达到满偏,即Ig=E/(r+Rg+R),所以电流表满偏刻度处为电阻的零刻度线.

图242

(3)当红、黑表笔不接触时,相当于被测电阻Rx=∞.电流表指针指零,所以电流表零刻度处是电阻的“∞”位置.

(4)当红、黑表笔间接入某一电阻Rx时,电流表中的电流I=

,因调零后R+Rg+r保持不变,所以Rx与I一一对应.若在电流表刻度盘上直接标出与I相对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出Rx值了.

1.利用多用电表既可以测电流、电压、电阻,还可以判断电路故障.(√)

2.多用电表是借助了闭合电路欧姆定律和串、并联电路的特点制成的.(√)

3.用欧姆表测电阻,指针摆动的角度越大,则被测电阻越大.(×)

多用电表直流电压挡、电流挡和电阻挡的内部电路的组成各是怎样的?

【提示】 

(1)直流电压挡由表头和分压电阻串联组成.

(2)直流电流挡由表头和分流电阻并联组成.

(3)电阻挡由表头、电源、调零电阻等串联组成.

探讨1:

观察多用电表,发现欧姆表刻度盘的刻度是不均匀的,这是为什么?

【提示】 欧姆表的改装是根据闭合电路的欧姆定律,用表头中的电流替代待测电阻,由I=

可以知道,电流I与待测电阻Rx有一一对应关系,但不是正比关系,所以刻度不均匀.

探讨2:

当欧姆表的指针指在刻度盘的正中央时,被测电阻Rx的值是多少?

【提示】 根据Ig=

Ig=

,解得Rx=Rg+r+R,称为中值电阻.

1.欧姆表的原理(如图243所示)

图243

欧姆表的测量电阻的理论根据是闭合电路欧姆定律,所以通过表头的电流为:

I=

,Rx与电流I一一对应,故可以将表盘上的电流值改为电阻值,就可以从表盘上直接读出电阻的数值,这样就制成了一个欧姆表.其中,R也叫调零电阻,R+Rg+r为欧姆表的内阻.

2.欧姆表的刻度标注

刻度

标注方法

标注位置

“0”

红、黑表笔相接调节调零电阻使指针满偏被测电阻Rx=0

满偏电流Ig处

“∞”

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RxIx=

Rx与Ix一一对应

与Rx对应

电流Ix处

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】 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.

【答案】 A

2.如图244所示为多用电表的简单原理图,则:

图244

(1)当选择开关置于________点时,可用来测量电压,测量某电池两端的电压时,要将红表笔接电池的________极,电流从________表笔流入多用电表.

(2)当选择开关置于________点时,可用来测量电流,接入电路后,电流从________表笔流入多用电表.

(3)当选择开关置于________点时,可用来测量电阻,测量时应先将表笔短接,调节表上的某旋钮,使指针指到表盘上的示数为________处,此时电流从________表笔流入多用电表.

【导学号:

62032022】

【解析】 

(1)测量电压时,多用电表相当于一个电压表,是表头G串联一个分压电阻而得到的,故选择开关应置于C点,红表笔要接电池的正极,电流从红表笔流入多用电表;

(2)电流表是表头G并联一个分流电阻而得到的,故选择开关应置于A点,测量电流时,电流从红表笔流入多用电表;

(3)欧姆表是由表头G串联一可变电阻及电池而得到的,故选择开关应置于B点,可用来测量电阻,测量时应先将红表笔短接,调节调零旋钮,使指针指到表盘上电阻0Ω处,此时电流从红表笔流入多用电表.

【答案】 

(1)C 正 红 

(2)A 红 (3)B 零 红

3.如图245所示是把量程为3mA的电流表改装成多用电表的结构示意图,其中电池电动势E=1.5V,经改装后,若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置,则2mA刻度处应标________Ω,1mA处应标________Ω.

图245

【解析】 电流表满偏电流Ig=3mA=3×10-3A,当将红、黑表笔短路时,电路的总电阻为(Rg+R0+r),其中Rg是电流表内阻,R0是调零电阻,r是电池内阻,我们将(Rg+R0+r)叫做多用电表内阻,用R内表示,R内=

=500Ω.

指针在2mA处,设待测电阻为Rx,则

Ig=

=2×10-3=

,得Rx=250Ω,2mA刻度处应标250Ω.指针在1mA处,设待测电阻Rx′,则

Ig=

=1×10-3=

,得Rx′=1000Ω,则1mA处应标1000Ω.

【答案】 250 1000

1使用欧姆挡测电阻时,指针的偏角越大,测量电阻值越小,指针的偏角越小,测量电阻值越大.

2流过欧姆表的电流是自己内部电源提供的,流过电压表和电流表的电流是外电路和电源提供的.

 多用电表的使用

1.使用多用电表测量电压

(1)选择直流电压挡合适的量程.

(2)将电表与被测电路并联.

2.使用多用电表测量电流

(1)选择直流电流挡合适的量程.

(2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表串联在电路中,让电流从红表笔流入电表.

(3)读数时,首先要认清刻度盘上的量程.

3.用多用电表测电阻

将选择开关扳到欧姆挡上,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.选好量程后,先欧姆调零,然后测量.测量完毕,应把选择开关旋转到OFF挡.

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

4.用多用电表判断二极管的质量及极性

晶体二极管有两个电极,一个叫正极,一个叫负极,二极管正向电阻比较小,反向电阻比较大.用多用电表可以判断二极管的质量,或区分它的正、负极.

1.使用多用电表欧姆挡测电阻时,指针摆动角度越大,测量越精确.(×)

2.欧姆表的每一挡的测量范围都是0~∞.(√)

3.利用同一个挡位测不同阻值的电阻时要重新调零.(×)

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.

探讨1:

如图246所示,多用电表分别测量什么?

图246

【提示】 甲测电压,乙测电流.

探讨2:

多用电表测电阻时两表笔的接法及电流的流向怎样?

【提示】 使用欧姆挡测电阻时,红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极,电流仍然是“红进、黑出”.

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.测电阻时应注意的问题

(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.

4.根据题目要求填空.

(1)图247甲为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一阻值约为20~30Ω的定值电阻,测量的某些操作步骤如下:

①调节可调部件________,使电表指针停在________位置;

②调节可调部件K,使它的尖端指向________位置;

③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调部件________,使电表指针指向________位置.

图247

(2)在用多用电表测量另一电阻的阻值时,电表的读数如图乙所示,该电阻的阻值为________.

【解析】 

(1)①多用电表使用前,应先检查指针是否指在表盘左边的零刻度处,若没有指“0”时,应调整指针定位螺丝S,使指针指到左端的“0”刻度处.

②部件K是选择开关,由于所测电阻较小,调整它使它的尖端指向欧姆挡的“×1”挡.

③部件T是欧姆调零旋钮,调整它可以使指针指向表盘右边的零刻度处.

(2)此时多用电表的读数为20×1kΩ=20kΩ.

【答案】 

(1)①S 左端的“0”刻度 ②欧姆挡的“×1”挡 ③T 右端的“0”刻度 

(2)20kΩ

5.如图248所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时,表针指示如图所示,则:

【导学号:

62032121】

图248

(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的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA;当选用量程为250mA的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.

(3)当选用量程为10V的直流电压挡测量直流电压时,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的直流电流挡,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

估读),指针对应的读数为30.4mA;选择量程为250mA的直流电流挡,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

估读),指针对应的读数为152mA.

(3)选择10V的直流电压挡,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

估读),指针对应的读数为6.1V.

【答案】 

(1)1.5×103 ×1k 

(2)30.4(30.3~30.7都正确) 153(152~154都正确) (3)6.1

6.如图249所示A、B、C为黑箱上的三个接点,已知任意两个接点间最多接两个元件,可能的元件有电池、电阻和二极管.用多用电表判断黑箱内有无电池,操作方法是:

用多用电表的________挡检测,确定黑箱内没有电池.用多用电表的欧姆挡测量各接点的电阻,其结果:

黑表笔接B点、红表笔接C点时阻值很小,反接时阻值很大;A、B间正、反接时阻值均为R;黑表笔接A点、红表笔接C点时阻值比AB间阻值R略大.反接时阻值很大.请在图中画出黑箱内一种可能的电路.

图249

【解析】 用多用电表判断黑箱内有无电池,操作方法是:

用直流电压挡测各对接点间的电压,若任意一组接点间均无电压,则说明黑箱内没有电池;对电阻来说,无论红、黑表笔怎样接,电阻值都不变,所以AB间接有电阻;对二极管来说,正向电阻很小,而反向电阻很大,所以BC间接有二极管.

【答案】 直流电压 黑箱内元件如图所示

多用电表的欧姆挡使用的“三”个关注

(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)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.

学业分层测评(十一) 认识多用电表

(建议用时:

45分钟)

[学业达标]

1.有一个多用电表,其欧姆挡的四个量程分别为:

“×1”“×10”“×100”“×1k”,某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时,发现指针偏转角很大,为了减小误差,它应该(  )

A.换用“×1k”挡,不必重新调整调零旋钮

B.换用“×10”挡,不必重新调整调零旋钮

C.换用“×1k”挡,必须重新调整调零旋钮

D.换用“×10”挡,必须重新调整调零旋钮

【解析】 某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时,发现指针偏转角很大,即读数较小,所选量程较大,应换用较小挡位,所以A、C错误.而换挡时必须重新调零,所以B错误,D正确.

【答案】 D

2.用一个满偏电流为10mA,内阻为40Ω的电流表,一个电动势为1.5V、内阻为1Ω的干电池和一个可变电阻组装成一个欧姆表,可变电阻应选(  )

A.0~20ΩB.0~50Ω

C.0~100ΩD.0~200Ω

【解析】 设当表头满偏时,接入的阻值为Rx,则

Ig=

所以Rx=

-r-Rg=(

-1-40)Ω=109Ω

所以只能选D.

【答案】 D

3.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,换挡后不必重新调零

D.若测量时指针偏角较小,应换用较小倍率挡测量

【答案】 A

4.使用多用表的欧姆挡测导体电阻时,如果两手同时分别接触两表笔的金属杆,则造成测量值(  )

A.比真实值大

B.比真实值小

C.与真实值相等

D.可能比真实值大,也可能小

【解析】 两手同时接触两表笔金属杆时,相当于被测导体两端并联上一个电阻,即测量值变小.

【答案】 B

5.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】 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.

【答案】 C

6.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(  )【导学号:

62032023】

A.直流电压10VB.直流电流5mA

C.欧姆×100D.欧姆×1

【解析】 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.

【答案】 D

7.(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】 表针偏角极小,说明欧姆表电路中的电流太小,待测电阻的阻值很大.应换用大倍率挡.若偏角太大应换小倍率挡.故应选B、D.

【答案】 BD

8.晶体二极管是电子电路中的常用元件,用多用电表欧姆挡可粗略测量它的好坏.如图2410所示,是用多用电表欧姆挡(×10Ω)测试三只二极管的示意图,由图可知哪个图中的二极管是好的,哪端为它的正极,正确的是(  )

图2410

A.甲,aB.乙,a

C.丙,bD.乙,b

【解析】 晶体二极管的正向电阻很小,而反向电阻很大.由甲、乙、丙测量结果可知,乙图二极管是好的,a端为正极,故B正确.

【答案】 B

[能力提升]

9.如图2411所示为多用电表欧姆挡原理的示意图,其中电流表的满偏电流为300μA,内阻rg=100Ω,调零电阻最大阻值R=50kΩ,串联的固定电阻R0=50Ω,电池的电动势E=1.5V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是

图2411

A.30kΩ~80kΩ

B.3kΩ~8kΩ

C.300kΩ~800kΩ

D.30000kΩ~8000kΩ

【解析】 本题考查欧姆表的测量原理,可根据欧姆表原理求出欧姆表的中值电阻,跟中值电阻相当的电阻就是能准确测出的阻值范围.

Ig=

其中R中=R0+R+rg.

由于本题当电流表半偏时,

Ig=

,所以,

R中=

=5kΩ.

【答案】 B

10.如图2412所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标点.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2412

(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)在开关闭合的情况下,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,写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤.

【解析】 

(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压挡,在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆挡.

(2)表明5、6两点可能有故障.

(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,若电阻无穷大,表明小灯泡有故障.

【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,若电阻无穷大,表明小灯泡有故障.

11.用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值,若将选择倍率的旋钮拨至“×100Ω”的挡时,测量时指针停在刻度盘0Ω附近处,为了提高测量的精确度,有下列可供选择的步骤:

A.将两根表笔短接

B.将选择开关拨至“×1kΩ”挡

C.将选择开关拨至“×10Ω”挡

D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端,记下读数

E.调节调零电阻,使指针停在0刻度线上

F.将选择开关拨至交流电压最高挡上

图2413

将上述步骤中必要的步骤选出来,这些必要步骤的合理顺序是________(填写步骤的代号);若操作正确,上述D步骤中,指针偏转情况如图2413所示,则此未知电阻的阻值Rx=________.

【解析】 用多用电表的欧姆挡测未知电阻时,指针停在中值(中心位置)附近时测量误差较小,当用“×100Ω”的挡测量时,指针停在0Ω附近,说明该待测电阻的阻值相对该挡比较小,为了提高测量精度,应换低倍率“×10Ω”的挡来测量,换挡之后,必须重新调零,之后再接入未知电阻进行测量和读取数据,测量后若暂时不使用此多用电表,应将选择开关置于交流电压最高挡上,这是为了安全,保证多用电表不受意外损坏,如下次再使用这个多用电表测电流、电压时,一旦忘了选挡,用交流电压最高挡虽然测不出正确结果,但不会把多用电表烧坏.此时电表所测电阻的阻值为R=16×10Ω=160Ω.

【答案】 CAEDF 160Ω

12.多用电表表头的示意图如图2414所示,在正确操作的情况下:

图2414

(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、直流电流、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,乘以倍率得测量值.

【答案】 

(1)直流电压 1.15V

(2)直流电流 46mA

(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

(6)红 正

13.图2415所示的欧姆表示意图中,电流表的满偏电流Ig=200μA,内阻Rg=100Ω,R0=1.4kΩ,电源电动势E=1.5V,电源电阻不计,欧姆表的调零电阻的有效值R是多大?

当测量某电阻时,指针恰好在中间位置,则被测电阻R1是多大?

图2415

【解析】 对欧姆表调零时,指针指在0处,此位置为满偏电流的位置,即:

Ig=

解得R=

-Rg-R0=

Ω-100Ω-1400Ω=6kΩ

欧姆表总内阻R内=R+R0+Rg=7.5kΩ

当指针在中间位置时

R1=

-R内=7.5kΩ

【答案】 6kΩ 7.5kΩ

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