2021-2022高中物理3-1學(xué)案：第4章第2節(jié)多用電表的原理與使用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGE19-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精第2節(jié)多用電表的原理與使用［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1．通過(guò)分析多用電表的電路圖，掌握多用電表的原理。(科學(xué)思維)2．知道多用電表使用的注意事項(xiàng),會(huì)用多用電表測(cè)量電壓、電流和電阻.（科學(xué)探究）一、多用電表的原理1．構(gòu)造多用電表的核心是一只直流靈敏電流計(jì)G，即“表頭”。表頭與電阻、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成不同的測(cè)量電路.2．多用電表測(cè)直流電流、電壓的原理（1)表頭與電阻串聯(lián)組成測(cè)直流電壓的分壓電路.（2)表頭與電阻并聯(lián)組成測(cè)直流電流的分流電路。3．歐姆表測(cè)電阻的原理(1）原理:依據(jù)閉合電路歐姆定律制成，它是由電流表改裝而成的。(2)內(nèi)部構(gòu)造：由表頭、電源和可變電阻三部分組成。如圖所示，當(dāng)紅、黑表筆間接入被測(cè)電阻Rx時(shí),通過(guò)表頭的電流I＝eq\f（E，r＋Rg＋R＋Rx）,改變Rx，電流I隨著改變，每個(gè)Rx值都對(duì)應(yīng)一個(gè)電流值，在刻度盤(pán)上直接標(biāo)出與I值對(duì)應(yīng)的Rx值就可以從刻度盤(pán)上直接讀出被測(cè)電阻的阻值。當(dāng)Rx＝r＋Rg＋R時(shí)，指針指向刻度盤(pán)正中央，這時(shí)Rx的電阻被稱(chēng)為中值電阻。二、練習(xí)使用多用電表1．認(rèn)識(shí)多用電表2．多用電表的使用（1)測(cè)量前，先調(diào)零，再將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)測(cè)試筆插孔。(2）測(cè)量時(shí)，應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋到相應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目和量程上，讀數(shù)時(shí)，要讀與選擇開(kāi)關(guān)的擋位相應(yīng)的刻度盤(pán)上的示數(shù).(3)測(cè)電流、電壓時(shí),選擇恰當(dāng)?shù)牧砍蹋怪羔槕?yīng)偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的eq\f（1,3)以上。（4)測(cè)電阻時(shí)，先估測(cè)電阻阻值，將選擇開(kāi)關(guān)撥到適當(dāng)倍率，將紅、黑兩表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針恰好停在“電阻擋”刻度線(xiàn)的零刻度處，然后將紅、黑表筆搭在電阻兩端，讀取表盤(pán)指針?biāo)鸽娮钃蹩潭染€(xiàn)的示數(shù)，電阻值等于示數(shù)乘以倍率。(5)使用后，要把表筆從測(cè)試插孔中拔出,并把選擇開(kāi)關(guān)撥至“OFF"擋或交流電壓最高擋.1．思考判斷（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)歐姆表的紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極。 （√）（2)歐姆表的刻度是均勻的。 （×)［提示］歐姆表的刻度不均勻。(3)歐姆表的零刻度在表盤(pán)的最右端。 （√）（4）測(cè)電阻時(shí)，每次測(cè)電阻前都要進(jìn)行歐姆調(diào)零。 （×)［提示]每次換擋要進(jìn)行歐姆調(diào)零。（5）測(cè)電阻時(shí)，指針偏角很小，說(shuō)明電阻很小。 （×)[提示］偏角小，說(shuō)明電流小電阻大。2．以下關(guān)于歐姆表原理的電路示意圖,正確的是（）ABCDC[歐姆表的紅、黑表筆分別與內(nèi)部電源的負(fù)、正極相連，A、B錯(cuò)誤；閉合電路中的外電路，電流從電源的正極流向負(fù)極，對(duì)于電流計(jì)電流應(yīng)從正接線(xiàn)柱進(jìn)，從負(fù)接線(xiàn)柱出，C對(duì)，D錯(cuò)。］3．(1)參考多用電表面板,完成下列填空：用多用電表測(cè)直流電流時(shí)，應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有________處,并把多用電表________連接到被測(cè)電路中；若測(cè)電壓時(shí)，應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有__________處,并把多用電表與被測(cè)電路__________聯(lián)。測(cè)直流電壓和電流時(shí)，都必須把紅表筆接在電勢(shì)____________處，即電流從__________表筆流進(jìn)多用電表。（2）如圖為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán)。①如果是用“×10”擋測(cè)量電阻，則讀數(shù)為_(kāi)_______Ω。②如果是用直流10mA擋測(cè)量電流，則讀數(shù)為_(kāi)_______mA。③如果是用直流5V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為_(kāi)_______V。［解析](1)用多用電表測(cè)直流電流時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于“mA”擋，且把電表串聯(lián)接入被測(cè)電路中；測(cè)電壓時(shí)，把選擇開(kāi)關(guān)置于標(biāo)有“V”處，且并聯(lián)于被測(cè)電路兩端，因紅表筆與表頭正接線(xiàn)柱相連,黑表筆與表頭負(fù)接線(xiàn)柱相連，因此測(cè)直流電壓和直流電流時(shí),都必須把紅表筆接在電勢(shì)高處，即電流從紅表筆進(jìn)入多用電表。（2)用多用電表測(cè)電流或電壓時(shí),只要根據(jù)旋鈕所指示的量程看相對(duì)應(yīng)的刻度弧線(xiàn)，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則,直接讀出指示的讀數(shù)即可，而歐姆表的刻度指示數(shù)乘以旋鈕指示的擋位倍率，才是電阻的測(cè)量值。①因?yàn)檫x的是“×10”擋，所以讀數(shù)為6×10Ω＝60Ω.②因?yàn)橛弥绷?0mA擋測(cè)電流，所以對(duì)應(yīng)下面10mA擋讀數(shù)為7.2mA(注意從直流刻度區(qū)讀)。③用直流5V擋測(cè)時(shí)，電壓力3。60V。［答案](1)mA串V并高紅(2)①60②7。2③3。60多用電表的結(jié)構(gòu)與原理1．多用電表的內(nèi)部構(gòu)造如圖所示是簡(jiǎn)化的多用電表電路圖.它由表頭G、直流電流測(cè)量電路、直流電壓測(cè)量電路、電阻測(cè)量電路以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S等部分組成。其中1、2為電流測(cè)量端,3、4為電壓測(cè)量端,5為電阻測(cè)量端.測(cè)量時(shí),黑表筆插入“－”插孔，紅表筆插入“＋”插孔，并通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接入與待測(cè)量相應(yīng)的測(cè)量端。使用時(shí)，電路只有一部分起作用。2．多用電表測(cè)直流電流和電壓的原理測(cè)直流電流和直流電壓的原理，就是分流和分壓原理，其中轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接1或2時(shí)測(cè)直流電流，其中接1時(shí)量程較大;接3或4時(shí)測(cè)直流電壓；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接5時(shí)，測(cè)電阻。3．多用電表電阻擋原理(1)“調(diào)零”原理:當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)（如圖甲所示），相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R的阻值，使eq\f（E，r＋Rg＋R）＝Ig，則表頭的指針指到滿(mǎn)刻度,所以刻度盤(pán)上指針指在滿(mǎn)偏處定為電阻刻度的零點(diǎn)。因此，歐姆表的零刻度在表盤(pán)右端，r＋Rg＋R是歐姆表的內(nèi)阻.當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí)（如圖乙所示)，相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx→∞，電流表中沒(méi)有電流，表頭的指針不偏轉(zhuǎn)，此時(shí)指針?biāo)傅奈恢檬强潭鹊摹啊蕖秉c(diǎn)。(2)中值電阻：R＋Rg＋r是多用電表電阻擋的內(nèi)阻，當(dāng)被測(cè)電阻Rx＝R＋Rg＋r時(shí)，通過(guò)表頭的電流I＝eq\f(E，R＋Rg＋r＋Rx）＝eq\f（Ig，2)，即通過(guò)表頭的電流為滿(mǎn)偏電流的一半，此時(shí)指針指在刻度盤(pán)的中央，所以一般電阻擋的內(nèi)阻稱(chēng)為中值電阻。(3）刻度不均勻:由I＝eq\f(E,R＋Rg＋r＋Rx)可以知道,不同的Rx對(duì)應(yīng)不同的電流I，如果在刻度盤(pán)上直接標(biāo)出與電流I對(duì)應(yīng)的電阻Rx值,可以從刻度盤(pán)上直接讀出被測(cè)量電阻的阻值，但是，由于Rx與I不是線(xiàn)性關(guān)系,所以電阻擋的刻度是不均勻的?！纠?】如圖所示是歐姆表的工作原理圖。(1)若表頭的滿(mǎn)偏電流為Ig＝500μA，干電池的電動(dòng)勢(shì)為1。5V，把靈敏電流表的電流刻度值對(duì)應(yīng)的歐姆表電阻值填在下表中:電流刻度0200μA300μA500μA電阻刻度∞0(2)這只歐姆表的總內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω，表針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的eq\f(1,3）時(shí)，待測(cè)電阻為_(kāi)_______Ω。[解析](1）對(duì)應(yīng)電流“0”刻度的電阻刻度為“∞”,對(duì)應(yīng)滿(mǎn)偏電流“500μA”刻度的電阻刻度為“0”，所以調(diào)零時(shí)，由閉合電路的歐姆定律有:Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0），得歐姆表總內(nèi)阻R內(nèi)＝Rg＋r＋R0＝eq\f（E，Ig)＝3000Ω。測(cè)量電阻Rx時(shí)有I＝eq\f(E，R內(nèi)＋Rx)，得Rx＝eq\f(E,I）－R內(nèi)，當(dāng)I＝200μA時(shí)，Rx＝eq\f（1。5V，200×10－6A)－3000Ω＝4.5×103Ω，當(dāng)I′＝300μA時(shí)，Rx′＝eq\f（1。5V,300×10－6A）－3000Ω＝2×103Ω。(2）當(dāng)表針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的eq\f（1，3）處時(shí)，通過(guò)歐姆表的電流I″＝eq\f（500μA,3）＝eq\f(5×10－4，3)A.Rx″＝eq\f(E，I″)－R內(nèi)＝6000Ω。［答案］(1）4。5×103Ω2×103Ω(2)30006000掌握多用電表原理的兩點(diǎn)注意(1）多用電表是根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f（E，Rx＋R＋Rg＋r)，得到的Rx與電流I一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2)R＋Rg＋r為歐姆表的內(nèi)阻。［跟進(jìn)訓(xùn)練］1．多用電表是實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器之一，它具有測(cè)量電壓、電流及電阻等多種測(cè)量功能。如圖所示是多用電表的內(nèi)部電路圖,在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S撥到________或________兩個(gè)位置；若測(cè)量電壓時(shí)只有10V到50V兩個(gè)量程，在測(cè)量時(shí)選擇50V量程，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S撥到________位置；若測(cè)量電流時(shí)只有25mA和100mA兩個(gè)量程，在測(cè)量時(shí)選擇25mA量程，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S撥到________位置。［解析］在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)，因?yàn)闅W姆擋的電路與電源連接，則將多擲開(kāi)關(guān)S撥到3或4位置。電壓擋要串聯(lián)電阻分壓,不接電源，當(dāng)多擲開(kāi)關(guān)S撥到5、6時(shí)，可以測(cè)量電壓，串聯(lián)的電阻越大，電壓表的量程越大,則選擇50V量程時(shí)，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S撥到6位置。電流擋要并聯(lián)電阻分流，不接電源。當(dāng)多擲開(kāi)關(guān)S撥到1、2時(shí)，可以測(cè)量電流，并聯(lián)的電阻越小,電流表的量程越大，測(cè)量時(shí)選擇25mA量程應(yīng)選擇并聯(lián)較大電阻的電流擋,故開(kāi)關(guān)S撥到2位置。[答案]3462多用電表測(cè)電壓、電流和電阻的方法1．測(cè)電壓、電流（1)檢查多用電表的指針是否停在表盤(pán)刻度左端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零.（2）將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔.(3)如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)量小燈泡兩端的電壓。（4)如圖乙所示連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流.2．測(cè)電阻（1)機(jī)械調(diào)零：使用前若表針沒(méi)有停在左端“0"位置,要用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零定位螺絲，使指針指零.（2)選擋：估計(jì)待測(cè)電阻的大小，旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋的合適擋位。(3)歐姆調(diào)零：將紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零電阻旋鈕，使指針指在表盤(pán)右端“0”刻度處.(4）測(cè)量讀數(shù)：將兩表筆分別與待測(cè)電阻的兩端接觸，表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測(cè)電阻阻值.(5)實(shí)驗(yàn)完畢,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。【例2】小明手里有一塊多用電表A，其功能完好，但刻度值已不清晰.他想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定該多用表（簡(jiǎn)稱(chēng)A表,下同）“×10Ω”檔歐姆調(diào)零后的內(nèi)阻R0和內(nèi)置電源的電動(dòng)勢(shì)E。他找來(lái)了另一個(gè)多用電表B(簡(jiǎn)稱(chēng)B表，下同)、一個(gè)電阻箱、一個(gè)開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線(xiàn)作為實(shí)驗(yàn)的器材。（甲)(乙）實(shí)驗(yàn)的操作如下：(1）小明將A表調(diào)到“×10Ω”檔，將B表調(diào)到“mA”檔,準(zhǔn)備如圖(甲)將所有的器材串聯(lián)起來(lái)作為實(shí)驗(yàn)電路。請(qǐng)你在圖中連好剩余的導(dǎo)線(xiàn)；（2)先使用B表的電流檔測(cè)量A表“×10Ω"檔的滿(mǎn)偏電流。將電阻箱阻值調(diào)為0，將A表調(diào)到歐姆檔“×10Ω"檔位置。幾次試測(cè)后,確定B表應(yīng)使用“10mA”檔，調(diào)節(jié)A表的歐姆調(diào)零旋鈕直至A表滿(mǎn)偏,此時(shí)B表的讀數(shù)如圖(乙)所示,記錄下B表讀數(shù)為_(kāi)_________mA；（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持A、B表檔位不變，將A表__________短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來(lái)電路。（4）調(diào)節(jié)電阻箱,閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)B表讀數(shù)為6.0mA時(shí)，讀出電阻箱阻值為R1(Ω）；繼續(xù)調(diào)節(jié)電阻箱阻值,當(dāng)B表讀數(shù)為4.0mA時(shí)，讀出電阻箱阻值為R2(Ω)；(5）斷開(kāi)電路，整理器材。根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù),可算出A表“×10Ω”檔內(nèi)置電源的電動(dòng)勢(shì)E＝__________V,A表“×10Ω”檔歐姆調(diào)零后的內(nèi)阻R0＝__________Ω，B表量程“10mA”檔的內(nèi)電阻RB＝__________Ω。（以上3空的結(jié)果用R1、R2表示）［解析](1)電路連線(xiàn)如圖;(2）因?yàn)锽表應(yīng)使用“10mA”檔,則B表讀數(shù)為8.0mA。（3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),保持A、B表檔位不變，將A表紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來(lái)電路。（5）設(shè)電表A歐姆×10檔的內(nèi)阻為R0,則有I0＝eq\f（E，R0)＝8mA設(shè)電表B量程為10mA檔的內(nèi)阻為RB，則eq\f(E，R0＋RB＋R1）＝6mAeq\f（E,R0＋RB＋R2）＝4mA解得E＝eq\f(3R2－R1，250)VR0＝eq\f(3R2－R1,2)ΩRB＝eq\f(R2－3R1,2）Ω［答案］(1)連線(xiàn)圖見(jiàn)解析（2）8。0（3)紅黑表筆(5）eq\f(3R2－R1,250)eq\f（3R2－R1,2）eq\f（R2－3R1,2）多用電表的歐姆擋使用的五點(diǎn)注意（1)選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋x擋時(shí)若無(wú)法估計(jì)待測(cè)電阻的阻值,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)先旋到“×1”擋，歐姆調(diào)零后，將紅黑表筆分別接到電阻兩端，若指針偏角較小,再逐漸增大量程，直到指針指在中值電阻附近為止。（2）每改變一次量程，要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，使用同一量程測(cè)量不同的電阻時(shí)，無(wú)須重新調(diào)零。（3)測(cè)量時(shí)待測(cè)電阻要同其他元件、電源斷開(kāi)。（4)要盡量利用歐姆表刻度盤(pán)的中央部分，估讀示數(shù)時(shí)要考慮刻度不均勻。(5）多用電表用完后，選擇開(kāi)關(guān)要旋到交流電壓的最高擋或“OFF”擋。［跟進(jìn)訓(xùn)練]2．如圖所示為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán)。(1）如果是用直流10V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為_(kāi)___________V。(2）如果是用“×100”擋測(cè)量電阻,則讀數(shù)為_(kāi)_______Ω。(3）如果是用直流5mA擋測(cè)量電流，則讀數(shù)為_(kāi)___________mA。[解析］在題圖所示的多用電表表盤(pán)中，如果是用10V直流電壓擋測(cè)量電壓，讀數(shù)時(shí)要找到對(duì)應(yīng)的刻度和量程，讀數(shù)為6。4V；用5mA直流電流擋測(cè)量電流時(shí)讀數(shù)為3。20mA；用“×100"的電阻擋測(cè)量電阻，被測(cè)電阻的阻值為:讀數(shù)×100Ω＝8×100Ω＝800Ω。[答案]（1)6。4(2）800（3）3。20課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)1個(gè)電表－－多用電表1條關(guān)鍵－－換擋調(diào)零3種常用－－測(cè)電壓、電流、電阻1．歐姆表的內(nèi)部電路如圖所示，已知電流計(jì)的電阻為Rg，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R0，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E、r.下列說(shuō)法正確的是（)A．歐姆表的工作原理是閉合電路歐姆定律B．電路圖中左側(cè)的表筆為黑表筆C．歐姆表表盤(pán)的最左端為歐姆“0”刻度D．歐姆表表盤(pán)的中間刻度值為R中＝Rg＋R0A［歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的,A正確；電流從黑表筆出，紅表筆進(jìn)，B錯(cuò)誤;“∞”刻度在刻度盤(pán)的左端,C錯(cuò)誤;當(dāng)歐姆表指針指在中間位置時(shí)，eq\f(Ig,2)＝eq\f（E，R0＋Rg＋r＋Rx)，Ig＝eq\f(E,R0＋r＋Rg），所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0，D錯(cuò)誤。]2．甲、乙兩同學(xué)使用歐姆擋測(cè)同一個(gè)電阻時(shí)，他們都把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×100”擋，并能正確操作。他們發(fā)現(xiàn)指針偏角太小，于是甲就把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1k”擋，乙把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×10"擋，但乙重新調(diào)零，而甲沒(méi)有重新調(diào)零，則以下說(shuō)法正確的是（）A．甲選擋錯(cuò)誤，而操作正確B．乙選擋正確，而操作錯(cuò)誤C．甲選擋錯(cuò)誤，操作也錯(cuò)誤D．乙選擋錯(cuò)誤，而操作正確D[指針偏轉(zhuǎn)角度小說(shuō)明通過(guò)表頭的電流較小，待測(cè)電阻阻值大，所以甲的選擋正確；換擋后，需重新歐姆調(diào)零后才能再次測(cè)量電阻阻值，所以乙的操作是正確的。］