2017-2018学年高中物理教科版选修3-1教学案：第二章 第7节 学生

第7节学生实验：练习使用多用电表

一、实验目的

1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。

2．会用多用电表测电压、电流及电阻。

3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。

二、实验原理

1．欧姆表

(1)原理：依据闭合电路欧姆定律制成，它是由电流表改装而成的。

(2)内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成。

(3)测量原理

如图2-7-1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻R x 时，通过表头的电流I ＝E R ＋r ＋R g ＋R x 。改变R x ，电流I 随着改变，每个R x 值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I 值对应的R x 值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。

图2-7-1

(4)刻度标注

①“0 Ω”标注：当红、黑表笔相接时(图2-7-2甲)，此时被测电阻R x ＝0，调节调零电

阻R ，使表头达到满偏电流，即I g ＝E r ＋R ＋R g

，这时整个电路中的总电阻为欧姆表的总内阻，R 内＝r ＋R ＋R g ，因此时R x ＝0，所以满偏电流I g 处应标注0 Ω。

②“∞ Ω”标注：当红、黑表笔不接触时(图乙)相当于被测电阻R x ＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞”点。

③其他刻度的标注：当红黑表笔间接入一电阻R x 时，如图丙所示，由闭合电路的欧姆

定律有I ＝E R 内＋R x

，每一个电流值对应一个阻值R x ，将电流刻度转换成电阻标度，就将电流表改装成了欧姆表。

图2-7-2

(5)欧姆表的内阻与中值电阻的关系

由I ＝E R 内＋R x

可得，当R x ＝R 内时I ＝12I g ，指针半偏，通常把此时的R x 的值(即表盘中央的标度)称为中值电阻，则当指针半偏时，表盘的中值电阻R 中＝R 内。

2．多用电表

(1)原理：将电流表、电压表和欧姆表共用一个表头，就成为多用电表，也称万用表。 ①作为电流表使用时，表头并联有分流电阻，且并联不同的分流电阻就成为不同量程的电流表。

②作为电压表使用时表头串联有分压电阻，串联不同的分压电阻就成为不同量程的电压表。

③作为欧姆表使用时，表头串联了电池和调零电阻。

(2)外形构造

图2-7-3

如图2-7-3所示，上半部是表头，表头的表盘上通常有电流、电压、电阻等三种刻度，其中最下面一行是交流电压表的刻度，最上面一行是欧姆表的刻度，这两个刻度是不均匀的，中间的一条刻度线均匀但标有不同的数值。表头下部有一个定位螺丝，使用前应先调整指针在零刻度线处。多用电表的下半部的中心部位是选择开关，盘面上还有电阻挡的调零旋钮，下面有两个红、黑表笔插孔。

三、实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。

四、实验步骤

1．检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀

转动定位螺丝进行机械调零。

2．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。

3．测量

(1)测电压：按如图2-7-4甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于相应直流电压挡，测小灯泡两端的电压，根据所选量程读数。

图2-7-4

(2)测电流：按如图乙所示连好电路，将选择开关置于相应直流电流挡，测量通过小灯泡的电流，根据所选量程读数。

(3)测电阻

①根据被测电阻的大约阻值，选取合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在电阻挡的“0 Ω”刻度位置，若没有指在电阻挡的“0 Ω”刻度位置，则调节电阻挡调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0 Ω”刻度位置。

②将被测电阻接在两表笔之间，如果指针偏角过小(大)，需要更换更大(小)倍率欧姆挡。切记，每次换挡后都要重新欧姆调零。测量时待指针稳定在表盘刻度中央附近后读数。

③读出指针在刻度盘上所指的数值，观察选择开关所对应的电阻挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果。

④测量完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最高挡。

4．二极管的特点及其电阻测量

(1)特点：如图2-7-5所示，它由半导体材料制成，有两个电极。正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从正极流出时电阻较大，即二极管具有单向导电性。

图2-7-5

(2)电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正负极或区分它的好坏。

①测正向电阻：选低倍率欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极。读数乘以倍率即为正向电阻。

②测反向电阻：选择高倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极。读数乘以倍率即为反向电阻。

5．利用多用电表探测黑箱内的电学元件

6．用多用电表判断电路故障

电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、或接头处接触不良等，检查故障的方法有：

(1)电压表检测

如果电压表读数为零，说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路且并联路段内无短路。

(2)假设法

已知电路发生某种故障，寻求故障在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路知识进行正向推理，推理结果若与题述现象不符合，则故障不在该部分电路；若结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路，这样逐一排除，直到找到发生故障处为止。

五、数据处理

1．测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。

2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。

六、误差分析

1．测电阻时，表盘刻度线不均匀造成读数误差。

2．电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大。

七、注意事项

1．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向。

2．区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。

3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。

4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。

5．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率。

6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时更应注意。

7．测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。

8．如果调零后表的指针不能指到满刻度，应更换电池。

9．多用电表使用完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。

[例1]多用电表表头的示意图如图2-7-6所示。在正确操作的情况下：

图2-7-6

(1)若选择开关的位置如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b …… 此处隐藏：9943字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……