1、9 实验:练习使用多用电表 实验必备自主学习 一、实验目的(1)通过实际操作学会使用多用电表测量_、_和_。(2)会用多用电表测量二极管的_电阻,并据此判断二极管的_、_ 极。(3)会用多用电表探索_的电学元件。二、实验器材 _、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、_、定值 电阻(大、中、小)三个。电压 电流 电阻 正、反向 正 负 黑箱中 多用电表 二极管【思考讨论】仪器中的直流电源的作用?提示:多用电表欧姆挡时使用。三、实验原理与设计 1.测电压(1)选择直流电压挡合适的_,并将选择开关旋至相应位置。(2)将多用电表_在待测电路两端,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接 触点的电势_
2、。(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值,读数时注意最小刻度所表示的电压 值。量程 并联 高 2.测电流(1)选择直流电流挡合适的_,并将选择开关旋至相应位置。(2)将被测电路导线拆开一端,把多用电表_在电路中。(3)读数时,要认清刻度盘上的最小刻度。注意:电流应从_笔流入多用电表。3.测电阻 将选择开关旋至欧姆挡,此时红表笔连接表内电源的_极,黑表笔连接表内电 源的_极。电流从欧姆表的_流出,经过被测电阻,从_流入。量程 串联 红表 负 正 黑表笔 红表笔 4.研究二极管的单向导电性(1)认识二极管:如图所示,它由_材料制成,左端为_极,右端为_极。特点:电流从正极流入时电阻_(选填“很小
3、”或“很大”),而从正极流出 时电阻_(选填“很大”或“很小”)。半导体 正 负 很小 很大(2)多用电表测二极管的正反向电阻 测二极管正向电阻:将多用电表的选择开关选至_(选填“低”或“高”)倍 率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将_表笔接触二极管的正极,_表笔接触二极 管的负极。测二极管反向电阻:将多用电表的选择开关选至_(选填“低”或“高”)倍 率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将_表笔接触二极管的负极,_表笔接触二极 管的正极。低 黑 红 高 黑 红【实验步骤】(1)观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。(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
4、机械调零。(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。(4)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。实验过程合作学习 (5)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。(6)利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,比较测量值和真实值的误差。(7)研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。(8)探索黑箱内的电学元件 电学元件 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,反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指“0”后逐渐增大到
5、“”,且指针摆动越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小的固定示数【思考讨论】(1)测电压、电流时,表笔的接法要注意什么?量程选择有什么要求?提示:测电压时,红表笔接触点的电势要比黑表笔高;测电流时,电流应该从红表笔流入,从黑表笔流出。要合理选择电流、电压挡的量程,使指针不能偏转太小,也不能超过量程。(2)测电阻时,电阻能连接在原电路中吗?提示:不能,因为被测电阻要和多用电表内部的电源组成闭合电路,所以测电阻时必须把待测电阻隔离。【数据收集与分析】(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)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等
6、,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。【思考讨论】(1)测量电阻时偏角过大应该换用怎样的倍率?提示:偏角过大说明电阻较小,要换小倍率。(2)更换倍率后是否需要重新欧姆调零?提示:每次更换倍率后都需要重新欧姆调零。【误差分析】(1)电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。(2)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。(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。(4)读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数
7、。类型一 教材原型实验 角度1 多用电表的原理及电表改装【典例1】(1)一量程为3 V的改装电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成,如图甲所示。若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍大一些,采用下列哪种措施可加以改进 。A.在R上串联一个比R小得多的电阻 B.在R上串联一个比R大得多的电阻 C.在R上并联一个比R小得多的电阻 D.在R上并联一个比R大得多的电阻 实验研析创新学习 (2)将此电压表调好校准接入电路,测某电路两端的电压,指针示数如图乙所示,电压为 V。(3)(多选)关于多用电表的使用,下列做法正确的是 。A.把多用电表的选择开关旋至适当的直流电压挡,用图a所示的电路,合上开关S,则
8、可测小灯泡两端的电压 B.把多用电表的选择开关旋至适当的直流电流挡,用图b所示的电路,合上开关S,则可测通过小灯泡的电流 C.把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡,进行调零后,用图c所示的电路,开关S保持断开,则可测小灯泡的电阻 D.把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡,进行调零后,用图d所示的电路,会观察到此时欧姆表示数很小【解析】(1)在R上串联一个比R小得多的电阻,可实现电流表的分压稍小些,即达到改进目的,故A正确;在R上串联一个比R大得多的电阻,会使电流表的分压过小,读数偏小,故B错误;在R上并联一个比R小得多或比R大得多的电阻均会使其分压更小,电流表分压变大,读数更大,故C、D错误。
9、(2)由题图乙知,电压表读数为2.50 V。(3)测电压时,红表笔接外电路高电势处,因为电流要从红表笔流入,A错误;测电流时,红表笔接外电路高电势处,因为电流要从红表笔流入,B错误;测电路中某个电阻的阻值时,一定要将该电阻所在电路断开,避免测量出现较大误差,C正确;图d是测量二极管的正向电阻,二极管正向电阻很小,故欧姆表示数很小,D正确。答案:(1)A(2)2.50(2.492.51均可)(3)C、D 角度2 电路故障的分析与检测【典例2】某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值为12 V的蓄电池为电源,导线及其他电路元件接触完好。维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障
10、。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。(1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示,读数为 V,说明 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。(2)红表笔接b点,断开开关时,指针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和乙图相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。【解析】(1)由于多用电表的挡位选为直流50 V,所以读数时选用050 V的刻度,故读数应为11.5 V,两表笔接a、c时,测量电池两端的电压,此读数约等于蓄电池的电动势,说明蓄电池是正常的。(2)若两表笔接b、c两点时,电压表读数仍为11.5 V,说明a、b之间是
11、通路,保险丝和开关正常,b、c之间是断路,小灯发生断路故障。答案:(1)11.5(11.211.8均可)蓄电池(2)小灯【规律方法】电路故障检测方法(1)判断电路故障常用多用电表的电压挡,因为操作既简便又安全,但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断:如果电压表读数为零,说明可能在和电压表并联的路段之外有断路,或该并联路段内有短路。如果电压表有示数,说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联路段内无短路。如果电压表示数等于电源电动势可能和电压表并联的电路间有断路,而该并联路段之外的电路无断路。(2)若用电流表判断,则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程,否则会损害电流表。(3)利用欧姆
12、挡检测时要谨慎,必须确认在无电压的情况下使用,而且要将待测元件与电路断开。角度3 电学黑箱问题【典例3】如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的 (选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 (选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如表。两表笔分别接a、b时,多
13、用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整,并在如图甲所示的黑箱中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a、b a、c10.0 b、c15.0【解析】(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A,使指针指到左边的“0”刻度线处。(2)为保护多用电表的内部元件,在测量黑箱中是否存在电源时,应短暂接触接 点b。(3)欧姆表的读数为5.01=5.0;每对接点间正反向电阻均相同,说明黑 箱中没有二极管元件,只有电阻,由测量电阻最大值为15.0 可知,每个电阻的 最小值为5.0,接法如图a所示;电阻值还可能为10.0,接法如图b所示。或 答案:(1)A(2)短暂(3)5.0 见解析图 类型二
14、 创新型实验【典例4】有一内阻未知(2060 k)、量程为010 V的直流电压表。(1)某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量上述电压表的内阻,该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30,欧姆挡的选择开关拨至倍率 (选填“10”“100”或“1 k”)挡。先将红、黑表笔短接调零后,选用图甲中 (选填“A”或“B”)方式连接。(2)在实验中,欧姆表和电压表的指针分别如图乙、丙所示,某同学读出欧姆表的读数为 ,这时电压表的读数为 V。计算出欧姆表中电池的电动势为 V。【解析】(1)因为欧姆表电阻值的中间值为30,欧姆表指针指中央刻度附近时,读数误差小,所以欧姆表的选择开关应拨到“1 k”挡,因为
15、欧姆表的黑表笔 与欧姆表内部电源的正极相连,所以测量电路应该选A;(2)由题图可知:欧姆表 读数为401 k=40 k=4104;电压表读数为U=5.0 V;根据闭合电路欧姆 定律和串联电路特点:,解得E=8.75 V。答案:(1)1 k A(2)4104 5.0 8.75 UE404030【创新评价】创新角度创新措施多用电表测电阻创新欧姆挡测量电压表电阻电源电动势创新用电压表示数测电动势【创新探究】(1)电源来源是什么?如何求解所求内容?提示:多用电表当欧姆表使用时,内有电源,构成闭合回路,一般把欧姆表看作电源,则电源的内阻为欧姆表的内阻,然后由闭合电路欧姆定律进行有关计算。(2)如何求解电
16、动势?提示:流过电压表的电流IV=;欧姆表两端的电压UA=IVRA。VVUR课堂检测素养达标 1.图中E为电源,R1、R2为电阻,K为开关。现用多用电表测量流过电阻R2的电流。将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是()A.保持K闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处 B.保持K闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处 C.将K断开,红表笔接在a处,黑表笔接在b处 D.将K断开,红表笔接在b处,黑表笔接在a处【解析】选C。多用电表测电流应该串联在电路中,所以开关不能闭合,且电流从红表笔流入表内,故C正确。2.(2020常熟高二检测)用一个满偏电流为10 mA、内阻为40
17、的表头,一个 电动势为1.5 V、内阻不计的干电池和一个可变电阻组装成一个欧姆表,应当选 择的可变电阻的规格是()A.020 B.050 C.0100 D.0200 【解析】选D。表头的满偏电流为10 mA,欧姆调零时,有R+40=150,故R=110,应当选择规格为0200 的可变电阻,否则不能调零,选项D正 确。gEI3.某同学用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤:(1)检查多用电表的机械零点。(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至欧姆挡适当的量程处。(3)将红、黑表笔 ,进行欧姆调零。(4)测反向电阻时,将 表笔接二极管正极,将 表笔接二极管负极,读出电表示
18、数。(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘 (选填“左侧”“右侧”或“中央”),否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)(4)。(6)测量完成后,将选择开关拨向 位置。【解析】用多用电表测二极管的反向电阻,应将黑表笔接二极管的负极。选择欧姆挡位后将红、黑表笔短接进行调零,使指针指在最右端“0”位置。为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央。测量完毕后,应将选择开关指向OFF挡。答案:(3)短接(4)红 黑(5)中央(6)OFF挡【加固训练】二极管具有单向导电性,其正向电阻很小,反向电阻很大,现有一个二极管其正极记为A、负极记为B。某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验
19、操作过程如下:(1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻,其正向电阻约为10 ,反向电阻约为 50 k,则在测量二极管的正向电阻时,电表的红表笔应接 (选填“A”或“B”)端。(2)该同学设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2 V时的电阻值,二极管接在1、2之间,电压表的内阻约为40 k,选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间。该多用电表的直流电流挡有三个量程,量程和对应的内阻分别为:50 A,内阻约为100 ;50 mA,内阻约为50 ;250 mA,内阻约为10 。则在实验过程中,多用电表的红表笔应与接线柱 (选填“3”或“4”)相连;测二极管的反向电阻时电流
20、表的量程应选用 (选填“”“”或“”),单刀双掷开关S2应拨向接点 (选填“5”或“6”)。【解析】(1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极,所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连,即与B相连。(2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱,故应与接线柱3相连;电压为2 V时,二极管反接时的电流约为40 A,所以电流表应选用量程;根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法,所以单刀双掷开关S2应拨向接点6。答案:(1)B(2)3 6 4.在练习使用多用电表的实验中,请完成下列问题:(1)在使用多用电表测量时,指针的位置如图1所示,若选择开关拨至“100”挡,则测量的结果为 ;若选择
21、开关拨至“10 V”挡,则测量结果为 。(2)将 改装成两种倍率(如“1”“10”)的欧姆表。现有两种备选电路,如图2甲和图2乙所示,则图2中 (选填“甲”或“乙”)为合理电路;另一电路不合理的原因是 。在合理的电路中,当开关S合向 端,这时的欧姆表是较大倍率挡。(3)多用电表在正确选择倍率情况下测未知电阻阻值,设电池的电动势为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3所示,则该图象的函数关系式为 。(4)下列根据图3中I-Rx图线作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
22、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3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时,指针位置如题图1所示,若选择开关拨至“100”挡,按照最上面刻度读数,则测量的结果为18.0100=1 800;若选择开关拨至“10 V”挡,按照中间刻度读数,则测量结果为4.5 V。(2)题图2中乙不能改变电流表的量程,即实际上题图2乙电路不可能实现多倍率 测量。在合理的电路中,当开关S合向b端时,由Ra、Rb、G组成的电流表的量程小,对应的欧姆表为较大倍率挡。(3)由闭合电路欧姆定律得I=。(4)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,A项错误;由多用电表构 造原理易知B、C、D三项正确。0gxEr RRR+答案:(1)1 800 4.5 V(2)甲 图2中乙不能改变电流表的量程,即实际上图2乙电路不可能实现多倍率测量 b(3)I=(4)B、C、D 0gxEr RRR+