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元件。【实验原理】1.表盘：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。另外，还有欧姆调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔。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、。2.挡位：如图所示，多用电表是由一只小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。(1)当S接通1或2时，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大。(2)当S接通3或4时，接通内部电源，此时为欧姆挡，4的倍率比3的倍率高。(3)当S接通5或6时，表头与电阻串联，此时为电压挡，由于串联的阻值不同，6的量程比5的量程大。3.欧姆表原理(多用电表测电阻原理)：(1)构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。外部：接被测电阻Rx。全电路电阻R总=R
3、g+R+r+Rx。(2)工作原理：闭合电路欧姆定律I=。gxERRrR (3)刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时，调节调零电阻R，使I=Ig，电流表的指针达到满偏，这 一过程叫欧姆调零。当I=Ig时，Rx=0，在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)当I=0时，Rx，在I=0处标为“”。(图乙)当I=时，Rx=Rg+R+r，此电阻值等于欧姆表的内 阻值，Rx叫中值电阻。gI2【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)实验前准备。观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。机械调零：检查多用电表的
4、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。将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。(2)测量小灯泡的电压和电流。按如图甲所示的电路图连好电路，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。按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。(3)测量定值电阻。根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处。将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数。读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结
5、果。测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。(4)二极管的单向导电性。晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻较小，反之电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极。(5)用多用电表检测电路故障。断路故障的检测方法将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用。a.将电压
6、表与电源并联，若电压表示数不为 零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。b.在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点断路故障的检测方法将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用，将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路用欧姆挡检测。各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路短路故障的检测方法将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路未被短路或不完全被短路用电流表检测，若串联在
7、电路中的电流表示数不为零，故障应是短路【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
8、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】多用电表使用的“八大注意”(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时，电流总是“红进”“黑出”。(3)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，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，中间为电流、电压直流、交流共用，下为电压交流2.5 V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触两表笔金属杆。指针指中值附近较准，否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调
9、零。读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。(7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡。(8)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。【实验拓展】多用电表的欧姆挡不只可用来测电阻，在实际应用中还可判断某一元件是电阻、电容器还是电感器。(1)若某一元件用欧姆表测量时，指针指在某一刻度不动，则该元件为电阻。(2)若某一元件用欧姆表测量时，指针先偏转，然后缓慢回到“”刻度处，则可判断该元件为电容器。(3)若某一元件用欧姆表测量时，指针先由“”逐渐减小到某一较小的固定数值，则可判断该元件为电感器。热点一 教材原型实验【典例1】(2017全国卷
10、)图甲为某同学组装完成 的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏 电流为250 A，内阻为480 。虚线方框内为换挡开 关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡 位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流 1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆100 挡。世纪金榜导 学号 (1)图甲中的A端与_(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)。A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘
11、右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=_，R4=_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”相连的，则读数为_；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_。(结果均保留3位有效数字)【解析】(1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。(2)选B。R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。(3)换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以R1+R2=160 换挡开关接4
12、时，是量程较小的电压表，这时表头与 R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻r=120，新表头的量程是1 mA，所以R4=-r=-120=880 gggI RII12g12gRRRRRR11UI311 10(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此 时B端是与“1”相连的，此时多用电表是量程为 2.5 mA的电流表，则多用电表读数为1.47 mA；若此时 B端是与“3”相连的，此时多用电表是欧姆100 挡，则读数为11.0100=1.10103；若此时B 端是与“5”相连的，此时多用电表是量程为5 V的电压表，则读数为2.95 V。答案：(1)黑(2)B(3)160 880(4)1.47
13、 mA 1.10103 2.95 V 热点二 创新拓展实验 创新角度实验目的创新1.应用多用电表还可以检测电路故障，判定电路是否发生断路或短路。2.用多用电表鉴别电阻、电容器和电阻器。实验命题创新1.考查多用电表的使用方法。2.考查用多用电表探测黑箱内电学元 件。题型1 探测黑箱【典例2】(创新预测)如图所示，在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3。(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内任意两接点间是否存在电源时，要一表笔接某一点(如1)
14、，另一表笔应_(选填“短暂”或“持续”)接另一点(如2)，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，测量结果如表所示：两表笔接的接点多用电表的示数1、21.0 2、31.5 1、32.5 在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。(4)如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为_ 。【创新点分析】(1)通过探讨黑箱问题考查考生对多用电表原理的理解和应用。(2)电路连接多种可能性分析。【解析】(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为A。(2)使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏，往往要进行试触，即让两表
15、笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表。(3)根据已知1、2间电阻为1.0，2、3间电阻为 1.5，1、3间电阻为2.5，可画出电阻的连接方 式如图甲所示。(4)若将1、3用导线连接起来，则等效电路图如图乙所 示，则 =0.6。答案：(1)A(2)短暂(3)见解析(4)0.6 1 1.51 1.5题型2 探测电路故障 【典例3】如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号，开关闭合 后，发现小灯泡不亮，现用多用电表检 查电路故障，需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2(电源中的连线完好)已接
16、好的情况下，应当选用多用电表的_挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的_挡。(2)在开关闭合的情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明_可能有故障。(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。【创新点分析】(1)能灵活选用多用电表的挡位检测故障。(2)能分析发生故障(断路)的原因。【解析】(1)检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2(电源中的连线完好)已接好时，应选用电压挡，在连接点1、2同时断开时应选用欧姆挡。(2)因5、6两点间的电压接近电源的电动势，说明开关或连接点5、6可能断开。(3)先进行机械调零，然后选用多用电表的“欧姆挡
17、”，进行欧姆调零，再测量小灯泡的电阻，若电阻“无穷大”，则小灯泡断路。答案：(1)电压 欧姆(2)开关或连接点5、6(3)见解析 题型3 电流表、电压表综合应用【典例4】某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调欧姆零点。(2)将图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甲所示，这时
18、电压表的示数如图乙所示。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 k 和4.00 V。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，如图所示。根据前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“1 k”挡内部电路的总电阻为_ k。【创新点分析】(1)结合欧姆表原理，能灵活应用闭合电路欧姆定律分析电压表内阻。(2)会处理电表电阻挡内部等效电路问题，综合分析要求较高。【解析】(1)使用多用电表测电阻时，换
19、挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接。(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。(3)从题图甲可以看出多用电表中的指针指向表盘最上排刻度15位置，电阻挡为“1 k”，故读数为 15 k；由于电压表量程为5 V，电压表中的指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V。(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表 读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12 k。(5)设多用电表内电池的电动势为E，内阻为R，由(3)、(4)问可知 两 式联立解得E=9.00 V，R=15 k。答案：(1)短接(2)1(3)15 3.60(4)12(5)9.00 15 E3.60 VE4.00 VR 15 k12 kR 12 k12 k，
