1、实验十一 练习使用多用电表【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.会使用多用电表测电压、电流及电阻。3.会使用多用电表探索黑箱中的电学原件。【实验原理】1.外部构造:(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程。(3)由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是每个项目的量程都有专门的标度,有些标度就属于共用标度,图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。2.欧姆表内部构造和原理:(1)欧姆表内部电路简化如图。(2)多用电表测电阻阻值的原理:闭合电路欧姆定律。红黑表
2、笔短接,进行欧姆调零时,指针满偏,有Ig=当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=故每一个未知电阻都对应一个电流值I。gERRr；gxERRrR,由于I与R是非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流 满偏处。当Rx=Rg+R+r时,I=,指针半偏,所以欧姆表 的内阻等于中值电阻。gI23.二极管的单向导电性:二极管是用半导体材料制成的电子元件,它有两根引线,一根叫正极,另一根叫负极,二极管的表示符号是 。当二极管的正极接高电势点,负极接低电势点,即加正向电压时,二极管电阻很小,处于导通状态,相当于一个接通的开关。当二极管加反向电压时,二极管的电阻无穷
3、大,相当于一个断开的开关,这种特性叫二极管的单向导电性。【实验器材】多用电表,电学黑箱,直流电源,开关,导线若干,小灯泡,二极管,定值电阻(大、中、小)三个。【实验过程】1.准备:(1)观察多用电表的外形,认识选择开关对应的测量项目及量程。(2)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,则可用小螺丝刀进行机械调零。(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。2.测量:(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。(3)用多用电表测电阻的步骤。调整定位螺丝,使指针指向电
4、流的零刻度。选择开关置于“”挡的“1”,红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使表针指向欧姆零点,然后断开表笔,再使指针指向。将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。选择开关改置“100”挡,重新进行欧姆调零。再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。(4)探索黑箱内的电学元件。判断目的应用挡位现 象电 源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电 阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小,反接时示数很大判断目的应用
5、挡位现 象电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值,后逐渐增大到“”电感线圈欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定示数【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、0.01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。【误差分析】1.系统误差:(1)电池用旧后,电动势会减小,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。2.偶然误差:(1)欧姆表的表盘刻度
6、不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏特点。(2)读数时易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。(3)由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当挡位,使指针指中值附近。【注意事项】1.多用电表使用的“七注意”:(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时,电流总是“红入黑出”。(3)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流、电阻,还要分清是交流还是直流。(4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡。(5)刻度线有三条:上为电阻专用,中间为交流、直流电压,直流电流共用,下为交流2.5V专用。(6)测电阻时:待测电阻与电路、电源一定要断开。两手一定不要同时接
7、触两笔金属杆。指针指中值附近较准,否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率。(7)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。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。热点一 多用电表原理的理解【典例1】(2017汕头模拟)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:世纪金榜导学号42722194(1)在使用多用电表测量时,指针的位置如图(a)所示,若选择开关拨至“1”挡,则测量的结果为_ _;若选择开关拨至“50m
8、A”挡,则测量结果 为_。(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)所示,电源的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图(c)所示,则该图象的函数关系式为_。(3)(多选)下列根据图(c)中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是()A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左大右小 B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig C.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏 D.测量中,当Rx的阻值为图(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧【解析】(1)在使用多用电表测量
9、时,指针的位置如题图(a)所示,若选择开关拨至“1”挡,按照最上面刻度读数,则测量的结果为181=18;若选择开关拨至“50mA”挡,按照中间刻度读数,则测量结果为23.0mA。(2)由闭合电路欧姆定律,I=(3)因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的刻度是不均匀的。欧姆表的示数左大右小是因为电流随待测电阻阻值的增大而减小,选项A错误。答案:(1)18 23.0mA(2)I=(3)B、C、D 0gxErRRR。0gxErRRR【强化训练】某学生实验小组利用图甲所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电 阻“1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:多用电表;电压表:量程5V,内阻十几千欧;滑动变
10、阻器:最大阻值5k;导线若干。回答下列问题:(1)将多用电表挡位调到电阻“1k”挡,再将红表笔和黑表笔_,调零点。(2)将图甲中多用电表的红表笔和_(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电压表的示数如图丙所示。多用电表和电压表的读数分别为_k 和_V。(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为 零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0k 和 4.00V。从测量数据可知,电压表的内阻为_k。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效 为由一个无内阻的电池、一个理想 电流表和一个电阻串联而成的电路,如图丁所示。根据前
11、面的实验数据 计算可得,此多用电表内电池的电动 势为_V,电阻“1k”挡内部电路的总电阻为_k。【解析】(1)欧姆表调零:将红表笔和黑表笔短接,使指 针指电阻0刻度。(2)多用电表欧姆挡测电压表的内阻 应使电流从电压表的“+”接线柱流入、“-”接线柱 流出,而黑表笔连接多用电表内电池的正极,所以多用 电表的红表笔和“-”端相连,黑表笔连接“+”端。(3)多用电表和电压表的读数分别为15.0k 和3.60V。(4)由图甲可知多用电表欧姆“1k”挡直接测量电压 表的内阻RV,所以RV=12.0k。(5)设多用电表内电池 的电动势为E,多用电表电阻“1k”挡内部电路的总 电阻为Rg,依题给条件由欧姆
12、定律得:E=(15+Rg),E=(12+Rg),又RV=12.0k,解得:E=9.00V,Rg=15.0k。V3.6RV4R答案:(1)短接(2)1(3)15.0 3.60(4)12.0(5)9.00 15.0【反思归纳】确定欧姆表内阻的方法(1)根据表盘中间刻度的读数确定欧姆表的内阻,即欧 姆表的内阻等于中值电阻。(2)根据欧姆表内电源电动势、表头的满偏电流确定欧 姆表内阻,即R内=。gEI热点二 多用电表的使用和读数【典例2】用如图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:世纪金榜导学号42722195(1)旋动部件_,使指针对准电流的“0”刻线
13、。(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_(选填“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【解析】(1)使用前需要机械调零,旋动部件S。(3)测电阻时还需要红黑表笔短接,欧姆调零,旋动部件T,使指针对准电阻的0刻线。(4)当两
14、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,必须让指针在中间刻度附近,所以要将倍率调大。原因是指针偏转小,则说明刻度盘值大,现在要指针偏大即刻度盘值要小,则只有调大倍率才会实现。所以正确顺序是ADC。答案:(1)S(3)T 0刻线(4)ADC【强化训练】如图所示为多用电表的刻度盘,若选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时,表针指示如图所示,则:世纪金榜导学号42722196(1)所测电阻的阻值为_;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 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
15、量程为50mA的电流挡测量电流时,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的电压挡测量电压时,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1.5103;测2.0104电阻时应选“1k”的欧姆挡。(2)选50mA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1/10估读),指针对应的读数为30.8mA;选择量程为250mA的电流挡,则每一大格表示50mA,每一小格表示5
16、mA,测量的精确度为5mA,应估读到1mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为154mA。(3)选择10V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1/2估读),指针对应的读数为6.2V。答案:(1)1.5103 1k(2)30.8(30.730.9都正确)154(3)6.2【反思归纳】多用电表的读数 1.欧姆表的读数:(1)选用“1”倍率时,要估读到下一位,其余情况不用估读。(2)电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。2.测电压、电流时的读数:要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.2、5、0.5时,估读到本位。
