教科版选修31第二章直流电路学案10.docx

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教科版选修31第二章直流电路学案10

学案10　学生实验：

练习使用多用电表

[学习目标定位]1.了解欧姆表的原理，了解欧姆表的表盘刻度等问题，并学会使用欧姆表.2.了解多用电表的构造及制作原理.3.动手操作，学会用多用电表测量电压、电流及二极管的正、反向电阻．

一、认识多用电表

1．欧姆表内部构造：

由表头、电池和可变电阻三部分组成．

2.欧姆表的测量原理：

如图1所示，当红、黑表笔间接入待测电阻R时，通过表头的电流为I时，待测阻值R＝

－（r＋Rg＋R0），由于待测电阻的数值与电流表的示数是一一对应的，只要把表头的刻度盘改刻成相应电阻的数值，该装置就成为直接读出电阻值的欧姆表了．

图1

3．将电流表、电压表和欧姆表共同使用一个表头，就成为多用电表，也称万用表．

4．作为电流表使用时，表头并联有分流电阻．

5．作为电压表使用时，表头串联有分压电阻．

6．作为欧姆表使用时，表头串联了电池和调零电阻．

7．外形结构：

上半部是表头，表头的下部有一个定位螺丝，使用前，应先检查指针是否指在左边“0”刻度处；下半部的中心部位是选择开关．

二、练习使用多用电表

1．用多用电表测量电流和电压：

接入多用电表时要注意电流从红表笔进入电表；从黑表笔流出电表，读数时要注意所选择的量程．

2．用多用电表测量电阻：

（1）先把选择开关旋到电阻挡的适当倍率处；

（2）把两支表笔相互接触，调整电阻挡调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0”刻度线处；（3）再把待测电阻（待测电阻不能与其他电源或其他电阻连接）的两端分别与两支表笔接触，读出指针的示数再乘以相应的倍率，即为所测电阻阻值．

3．用多用电表判断二极管的正负极：

（1）选择电阻挡的适当量程，让两支表笔分别接触二极管的两根引线；

（2）变换两表笔位置再次与二极管的两根引线接触；（3）电阻较小时接触黑表笔的一端是正极，另一端是负极．

一、欧姆表

[问题设计]

1．电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，那么我们如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表？

画出原理图．

答案　可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表．

2．当红、黑表笔短接时（如图2所示），调节R的阻值，使指针指到满刻度，此时红、黑表笔之间电阻为多大？

当红、黑表笔不接触时（如图3所示），指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，红、黑表笔之间电阻为多大？

　　　　　图2　　　　　图3

答案　零　无穷大

3．当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时Rx与欧姆表内阻有什么关系？

答案　阻值相等

[要点提炼]

1．当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，此时表笔间电阻为零，所以在电流满偏处标电阻“0”．

2．I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀．

3．欧姆表偏角越大，表明被测电阻越小．

4．中值电阻：

当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R0时，电流为I＝

＝

Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．

二、多用电表

[问题设计]

图4分别表示电流表、欧姆表、电压表的电路示意图，试把它们组合在一起，在图5的基础上画出最简单的多用电表的电路．

图4

图5

答案　

[要点提炼]

1．电流表的改装原理：

由同一表头并联（“串联”或“并联”）不同电阻改装而成的量程不同的电流表．

2．电压表的改装原理：

由同一表头串联（“串联”或“并联”）不同电阻改装而成的量程不同的电压表．

3．欧姆表的改装原理：

将对应Rx的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表．

4．电流进、出电表的流向：

（1）电流档串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出；

（2）电压档并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；

（3）使用欧姆挡时，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”．

三、使用多用电表的注意事项

1．电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出．

2．电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少，及应读到的有效数字位数．

3．测电阻时注意：

（1）测电阻必须把待测电阻隔离．

（2）两个调零过程，切记换挡需进行欧姆调零．

（3）读数时应乘以相应的倍率．

（4）合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近．

（5）欧姆表的表盘刻度不均，一般不估读．

（6）电池用旧后，内电阻会变大，要及时换电池．

4．实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或旋至交流电压的最大量程处．若长期不用，应将多用电表内的电池取出．

一、欧姆表测电阻的原理

例1

　若某欧姆表表头的满偏电流为5mA，内装一节干电池，电动势为V，那么该欧姆表的内阻为________Ω，待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电阻的阻值为________Ω，若指针指在满刻度的

处，则待测电阻的阻值为________Ω.

答案　300　300　100

二、多用电表的使用和读数

例2

　为确定某电子元件的电气特性，做如下测量．

（1）用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡（填：

“×10”或“×1k”），并________再进行测量，多用表的示数如图6所示，测量结果为________Ω.

图6

（2）将待测元件（额定电压9V）、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线连接成电路如图7所示．添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性．

图7

本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到______________挡（填：

“直流电压10V”或“直流电压50V”）．

解析　

（1）用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择×10倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用表的示数如题图所示，测量结果为70Ω.

（2）要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路．本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到直流电压10V挡．

答案　

（1）×10　欧姆调零　70

（2）电路如图所示　直流电压10V

如图8所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：

图8

（1）当选择开关位置旋至“mA”挡中的“10”挡位时，则测量的是__________________．

（2）当选择开关位置旋至“V”挡中的“50”挡位时，则测量的是______________________．

（3）当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，则测量的电阻大小等于____________________．

（4）当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是：

①______________，②______________，③________________.

（5）无论用多用电表进行何种（直流）操作测量，电流都应该是从__________表笔经____________插孔流入电表．

答案　

（1）量程为0～10mA的直流电流　

（2）量程为0～50V的直流电压　（3）读数×100Ω　（4）①换挡位“×1k”　②将表笔短接重新进行调零　③将电阻与其他元件断开后进行测量　（5）红　“＋”

解析　当多用电表的选择开关置于相应的物理量区域时，多用电表就可以测量该量，开关所指的数值就是所测量的量程，需要注意的是：

由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在测电阻区域时，对应的数值是倍率，而不是量程．当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小．由于测电阻是应用闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡位后必须进行欧姆调零．多用电表在测量时，红表笔要插入“＋”插孔，黑表笔要插入“－”插孔，这样，在测量电路中，电流应从红表笔流入．

题组一　多用电表的原理

1．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是（　　）

答案　C

解析　选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项D电流表的负极接到了电源的正极，D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，A错，C对．

2．用欧姆表测一个电阻的阻值R，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定（　　）

A．R＝150Ω

B．R＝1500Ω

C．1000Ω＜R＜1500Ω

D．1500Ω＜R＜2000Ω

答案　C

解析　表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1000Ω＜R＜1500Ω，故选C.

3．如图1所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω，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Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ.

图1

答案　红　5

题组二　多用电表的读数

4．如图2所示为一多用电表表盘．

图2

（1）如果用直流10V挡测量电压，则读数为______V.

（2）如果用直流100mA挡测量电流，则读数为________mA.

（3）如果用×100挡测电阻，则读数为________Ω.

答案　

（1）　

（2）66　（3）800

解析　直流电压、电流读数时用中间刻度线，电压表读数为V，电流表读数为66mA，欧姆表读数时用上面刻度线，读数为800Ω.

5．如图3所示为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω；测直流电流时，用的是100mA的量程，指针所示电流值为________mA；测直流电压时，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V.

图3

答案　1700　47　

解析　若用“×100”挡测电阻时，指针读数为：

17×100Ω＝1700Ω

若用量程100mA测直流电流时，读数为：

×10mA＝47mA

若用量程50V测直流电压时，读数为V

题组三　多用电表的使用和测量

6．在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是（　　）

A．使用前检查指针是否指在电阻挡的“∞”处

B．每换一次挡位，都必须重新进行欧姆调零

C．在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔

D．测量时，若指针偏角较小，应换倍率较小的挡位来测量

答案　ABC

解析　指针偏角小，示数大，应换用倍率大的挡位重新测量，故D错误．

7．一学生使用多用电表测电阻，他在实验中有违反使用规则的地方．他的主要实验步骤如下：

A．把选择开关置于“×1”的欧姆挡；

B．把表笔插入插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻线上；

C．把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连，发现这时指针偏转角度较小；

D．换用“×100”挡，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻值；

E．把表笔从插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．

这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其他元件或电源断开，不用手碰表笔的金属杆．这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则？

答案　见解析

解析　D步骤中应先调零后再测电阻；E步骤中应将选择开关置于“OFF”或交流电压最高挡．

8．用如图4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4

（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________（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

答案　

（1）S　（3）T　0刻线　（4）ADC

解析　使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应换用较大倍率的挡位，因此A合理；每换一次挡位应重新调零，则选D；测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相连，应选C.

题组四　综合题组

9．实验室有下列器材：

A．电流表（0～100μA,kΩ）；

B．电流表（0～1mA,1kΩ）；

C．变阻器（0～300Ω）；

D．变阻器（0～800Ω）；

E．干电池V，r＝0）；

现要改装一只欧姆表，从上述备用器材中，电流表应选用______________，变阻器应选用____________，电源应选用________（填序号）．改装好的欧姆表中心刻度的阻值为________________．

答案　B　D　E　kΩ

解析　若选用A电流表，需要变阻器的最小阻值为R＝

－kΩ＝kΩ，C、D两个变阻器都不能用，故不能选A电流表．若选用B电流表，需要变阻器的最小阻值为R＝

－1kΩ＝kΩ＝500Ω，D变阻器可以满足，故电流表选B，变阻器选D.由于只有一个电源，故电源选E.欧姆表中心刻度的阻值为R中＝R内＝

＝

＝kΩ.

10．在如图5所示的电路中，电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω，电流表满偏电流Ig＝10mA，电流表电阻Rg＝Ω，A、B为接线柱．

图5

（1）用一根导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流；

（2）调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着多少刻度的位置；

（3）如果把任意电阻R接在A、B之间，电流表读数I与R的值有什么关系．

答案　

（1）142Ω　

（2）5mA　（3）R＝

－150Ω

解析　

（1）因电流表电阻Rg的值不能忽略，此时可以把电流表视为一个电阻来计算．由闭合电路欧姆定律，有Ig＝

从中解出可变电阻R1＝

－Rg－r＝（

－－Ω＝142Ω

这表示，当两个接线柱直接连到一起，且表头指针恰好满偏时，可变电阻R1的值需调节到142Ω.

（2）保持可变电阻R1的值不变，把R2＝150Ω接在A、B之间，设这时电流表读数为I2，由闭合电路欧姆定律得：

I2＝

＝

A

＝0.005A＝5mA

这表示，接入R2后，电流表指针指在“5mA”刻度的位置．

（3）把任意电阻R接到A、B之间、设电流表读数为I，则I＝

代入数值后，得I＝

解出R＝

－150Ω