物理人教版（浙江版）選修31學(xué)案第二章恒定電流8

8多用電表的原理知識內(nèi)容多用電表的原理考試要求必考a課時要求1.知道歐姆表測量電阻的原理，進(jìn)一步提高應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的能力.2.了解歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和刻度特點.3.知道歐姆表電路中電流的方向.一、歐姆表的原理[導(dǎo)學(xué)探究](1)電壓表、大量程電流表都是由電流表改裝的，那么我們?nèi)绾伟央娏鞅砀难b成測量電阻的歐姆表？畫出原理圖．(2)當(dāng)紅、黑表筆短接時(如圖1所示)，調(diào)節(jié)R的阻值，使指針指到滿刻度，此時紅、黑表筆之間電阻為多大？當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(如圖2所示)，指針不偏轉(zhuǎn)，即指向電流表的零點．此時紅、黑表筆之間電阻為多大？圖1圖2(3)當(dāng)在紅、黑表筆間接入某一電阻Rx，指針恰好指在刻度盤的中間位置，此時Rx與歐姆表內(nèi)阻有什么關(guān)系？答案(1)可以用如圖所示的電路將電流表改裝成歐姆表．(2)零無窮大(3)阻值相等[知識梳理]1．歐姆表的構(gòu)造：表頭、電源和可變電阻三部分組成．2．原理：依據(jù)閉合電路歐姆定律制成，由電流表改裝而成．3.測量原理如圖3所示，當(dāng)紅、黑表筆間接入被測電阻Rx時，通過表頭的電流I＝eq\f(E,r＋Rg＋R1＋Rx).改變Rx，電流I隨著改變，每個Rx值都對應(yīng)一個電流值，在刻度盤上直接標(biāo)出與I值對應(yīng)的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值．圖34．內(nèi)阻：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表達(dá)到滿偏電流Ig，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，Ig＝eq\f(E,r＋Rg＋R1)，故歐姆表內(nèi)電阻R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝r＋Rg＋R1.5．中值電阻：當(dāng)外加電阻Rx＝r＋Rg＋R1＝R內(nèi)時，電流為I＝eq\f(E,Rx＋R1＋Rg＋r)＝eq\f(1,2)Ig，此時電流表指針指在刻度盤的中央，該電阻叫中值電阻．6．歐姆表刻度盤特點：(1)如圖4所示，當(dāng)紅、黑表筆短接時，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零電阻，使電流表指針滿偏，所以在電流滿偏處標(biāo)電阻“0”；當(dāng)紅、黑表筆斷開時，電流表中電流為零，此時表筆間電阻無窮大，所以在表盤上電流零處標(biāo)電阻“∞”．圖4(2)I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不均勻(填“均勻”或“不均勻”)．(3)歐姆表偏角(偏角是指相對零電流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被測電阻越?。甗即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(1)當(dāng)紅、黑表筆斷開時，表針指在歐姆表表盤上最右側(cè)刻度處．(×)(2)當(dāng)紅、黑表筆短接時，表針指在歐姆表表盤上最左側(cè)刻度處．(×)(3)歐姆表的刻度和直流電流、直流電壓刻度一樣都是均勻的．(×)(4)若歐姆表所用電池的電動勢為3V，滿偏電流為3mA，則歐姆表內(nèi)阻為1000Ω.(√)二、多用電表1．多用電表的表盤表盤包括刻度和調(diào)節(jié)兩個部分．如圖5所示．圖5(1)刻度部分：有三條主要刻度線，最上面是一條歐姆表的刻度，零刻度線在最右側(cè)，從右至左讀數(shù)增加，但刻度不均勻；第二條是電壓和電流刻度線，零刻度線在左側(cè)，從左至右讀數(shù)均勻增加；第三條刻度線是交流低壓刻度線，零刻度線在左側(cè)，并且刻度不均勻．(2)調(diào)節(jié)部分：a.指針定位螺絲：它的作用是使指針指在左側(cè)的零刻度線上．b.選擇開關(guān)：它的作用是選擇測量項目和量程，它帶有箭頭，箭頭所指表明該表的作用和量程．c.歐姆調(diào)零旋鈕：它的作用是，在多用電表當(dāng)做歐姆表使用時，將紅、黑表筆直接相接，調(diào)整指針使之指在歐姆表的零刻線．圖示的右下側(cè)是紅、黑表筆的插孔．2．測量時，紅表筆要插入＋插孔、黑表筆要插入－插孔，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接入待測量相應(yīng)的測量端，使用時電路只有一部分起作用．3．電流進(jìn)出電表的流向(1)電流擋串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進(jìn)電表，從黑表筆流出，即“紅進(jìn)、黑出”．(2)電壓擋并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點，黑表筆接低電勢點，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”；(3)使用歐姆擋時，紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極．電流仍然“紅進(jìn)、黑出”．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(1)多用電表是電壓表、電流表、歐姆表共用一個表頭改裝而成的．(√)(2)用多用電表無論是測電壓、電流還是電阻，紅表筆的電勢都高于黑表筆的電勢．(×)(3)多用電表的電壓擋、電流擋和歐姆擋都是靠外部提供電流的．(×)(4)用多用電表測電壓、測電流和測電阻時，電流都是從紅表筆流入的．(√)一、歐姆表測電阻的原理例1若某歐姆表表頭的滿偏電流為5mA，內(nèi)裝一節(jié)干電池，電動勢為1.5V，那么該歐姆表的內(nèi)阻為________Ω.待測電阻接入紅、黑兩表筆之間時，指針指在刻度盤的中央，則待測電阻的阻值為________Ω.若指針指在滿刻度的eq\f(3,4)處，則待測電阻的阻值為________Ω.答案300300100解析將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻的阻值，當(dāng)電流表指針滿偏時Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0)，歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)＝Rg＋r＋R0＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5,5×10－3)Ω＝300Ω.當(dāng)電流為eq\f(1,2)Ig時，有eq\f(1,2)Ig＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx1)，即R內(nèi)＋Rx1＝eq\f(2E,Ig)＝600Ω，故Rx1＝300Ω.當(dāng)電流為eq\f(3,4)Ig時，有eq\f(3,4)Ig＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx2)，即R內(nèi)＋Rx2＝eq\f(4E,3Ig)＝400Ω，故Rx2＝100Ω.二、多用電表的改裝原理例2(2016·溫州龍灣中學(xué)期中)多用電表的下半部分如圖6甲所示，標(biāo)有“2.2V0.25A”字樣的小燈泡已接入電路，當(dāng)多用電表的兩表筆分別與小燈泡兩端的接線柱a、b相接(如圖乙所示)，下列想法合理的是()圖6A．若選擇開關(guān)撥到“Ω”擋的“×1”處，可測量小燈泡的電阻B．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡的電阻C．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡兩端的電壓D．若選擇開關(guān)撥到“mA”擋的250處，可測量小燈泡的電流答案C1．以下是歐姆表原理的電路示意圖，正確的是()答案C解析選項B的歐姆表中沒有可調(diào)電阻，B錯；選項A、D電流表的負(fù)極接到了電源的正極，A、D錯；紅表筆應(yīng)接電源的負(fù)極，黑表筆應(yīng)接電源的正極，C對．2．關(guān)于多用電表表盤上的刻度線，下列說法中正確的是________．A．直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的，可以共用同一刻度線B．電阻刻度線是不均勻的C．電阻刻度上的零刻度線與直流電流的最大刻度線相對應(yīng)D．電阻刻度上的零刻度線與直流電流的最大刻度線不對應(yīng)答案ABC3.如圖7所示是把量程為3mA的電流表改裝成歐姆表的結(jié)構(gòu)示意圖，其中電池電動勢E＝1.5V，改裝后，原來電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置，則2mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________，1mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________．圖7答案250Ω1000Ω解析因為R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5V,3mA)＝500Ω，I1＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx1)，2mA＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx1)，所以Rx1＝250Ω.因為I2＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx2)，1mA＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx2)，所以Rx2＝1000Ω.1．關(guān)于多用電表中的歐姆表，下列說法中正確的是()A．歐姆表是由電壓表和電流表組合而工作的B．歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律而工作的C．被測電阻越大，歐姆表的指針偏轉(zhuǎn)角度也越大D．與電流表和電壓表一樣，歐姆表的電阻刻度是均勻的答案B解析歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律測量電阻的，選項A錯誤，B正確；當(dāng)Rx趨向于∞時，I＝0，則指針在最左端，同一擋測電阻時阻值越大偏角越小，選項C錯誤；雖然任何歐姆表的測量范圍都是從0→∞，但越向左刻度越密，選項D錯誤．2．關(guān)于多用電表刻度盤上的刻度，下列說法正確的是()A．測量電壓、電流和電阻時，所用的刻度都是均勻的B．測量電阻時，各擋位的測量范圍都是0～∞，所以測量不需要選擇擋位C．電阻擋的零刻線與電壓擋的零刻線重合D．電阻擋的零刻線與電流擋的滿刻線重合答案D解析直流電壓和電流擋是均勻的，電阻擋是非均勻的，A錯；不同的擋位中值電阻不同，為保證測量過程中使指針指在中值電阻附近，測電阻時需要選擇不同的擋位，B錯；根據(jù)歐姆表的原理可知電阻擋的零刻線與電流擋、電壓擋的滿刻線重合，C錯，D對．3．下列說法中正確的是()A．歐姆表的每一擋測量范圍都是0到∞B．用歐姆表的不同擋測量同一電阻的阻值，誤差大小是一樣的C．用歐姆表測電阻，指針越接近刻度盤中央時，誤差越大D．用歐姆表測電阻，選不同量程時，指針越靠近右邊誤差越小答案A解析根據(jù)改裝原理，電阻為零對應(yīng)電流的最大值即滿偏值，電阻為∞對應(yīng)電流為零，因指針表示的電流可以從零到最大變化，則電阻可測量的范圍為零到∞，且每一擋均可，A正確；使用歐姆表時，指針指中央附近誤差較小，用不同擋指針的偏角不同，誤差大小也不同，B、C錯誤；選不同量程時，均是指針指到中央附近誤差較小，D錯誤．4．用歐姆表測一個電阻的阻值R，選擇旋鈕置于“×10”擋，測量時指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定()A．R＝150Ω B．R＝1500ΩC．1000Ω＜R＜1500Ω D．1500Ω＜R＜2000Ω答案C解析表盤右疏左密，所以指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定1000Ω＜R＜1500Ω，故選C.5．如圖1所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內(nèi)阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是________色．按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________kΩ.圖1答案紅5解析由I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)及Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r)，且指針指中央，I＝eq\f(1,2)Ig＝150μA，聯(lián)立解得Rx＝5kΩ.6.如圖2所示是歐姆表的工作原理圖．圖2(1)若表頭的滿偏電流為Ig＝500μA，干電池的電動勢為1.5V，求靈敏電流表的電流刻度值為50μA、250μA時對應(yīng)的歐姆表的電阻值．(2)這個歐姆表的總內(nèi)阻為______Ω，表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的eq\f(1,3)時，待測電阻為______Ω.答案(1)2.7×104Ω3×103Ω(2)30006000解析(1)對應(yīng)電流“0”刻度和滿偏電流“500μA”的電阻刻度分別為“∞”和“0”．由閉合電路的歐姆定律得，調(diào)零時：Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0)，所以歐姆表的總內(nèi)阻R內(nèi)＝Rg＋r＋R0＝eq\f(E,Ig)