1、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。第 7 节学生实验：练习使用多用电表二、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 Rx时，通过表头的电流 IERrRgRx。改变 Rx，电流I 随着改变，每个 Rx 值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与 I 值对应的 Rx 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“0”标注：当
2、红、黑表笔相接时(图 2-7-2 甲)，此时被测电阻 Rx0，调节调零电阻 R，使表头达到满偏电流，即 IgErRRg，这时整个电路中的总电阻为欧姆表的总内阻，R 内rRRg，因此时 Rx0，所以满偏电流 Ig 处应标注 0。“”标注：当红、黑表笔不接触时(图乙)相当于被测电阻 Rx，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。其他刻度的标注：当红黑表笔间接入一电阻 Rx 时，如图丙所示，由闭合电路的欧姆定律有 IER内Rx，每一个电流值对应一个阻值 Rx，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
3、ER内Rx可得，当 RxR 内时 I12Ig，指针半偏，通常把此时的 Rx 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。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。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。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
4、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。图 2-7-3三、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。图 2-7-43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
5、两端的电压，根据所选量程读数。(3)测电阻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”刻度位置，若没有指在电阻挡的“0”刻度位置，则调节电阻挡调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0”刻度位置。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。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。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。测量
6、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。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。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指
7、针先指“0”后逐渐增大到“”，且越来越慢欧姆挡电容器正接时示数很小，反接时示数很大欧姆挡二极管两接线柱正、反接时示数相同欧姆挡电阻两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源电压挡电源现象应用挡位判断元件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
8、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、
9、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
10、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 所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。(3)若 选 择 开 关 的 位 置 如 c 所 示，则 测 量 的 物 理 量 是_，测量结果为_。(4)若选择开关的位置如 c 所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，
11、那么应选择_挡重新测量。解析(1)若选择开关的位置如 a 所示，则测量的是直流电压，量程为 2.5 V，测量结果为 1.25 V。(2)若选择开关的位置如 b 所示，则测量的是直流电流，量程为100 mA，测量结果为 50 mA。(3)若选择开关的位置如 c 所示，则测量的是电阻，倍率为“100”，测量结果为 16100 1.6 k。(4)若选择开关的位置如 c 所示，指针的偏转角很小，说明所测量电阻的阻值很大，应该选择更大倍率的挡位，即“1 k”挡。答案(1)直流电压 1.25 V(2)直流电流 50 mA(3)电阻 1.6 k(4)1 k例 2 某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，
12、先把选择开关旋到“1 k”挡位，测量时指针偏转如图2-7-7 所示。请你简述接下来的测量操作过程：图 2-7-7_；_；_；测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图 2-7-8 所示。其中电压表内阻约为 5 k，电流表内阻约为 5。图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接。图 2-7-8(3)图 2-7-9 是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关 S 旋到位置 3 时，可用来测量_；当 S 旋到位置_时，可用来测量电流，其中 S 旋到位置_时量程较大。图 2-7-9解析(1)欧姆表读
13、数时，指针在中央位置附近时最准确，开关旋到“1 k”挡时，指针偏角太大，所以改换成小挡位“100”；换挡后，应对欧姆表重新进行调零；所测电阻阻值等于表盘示数倍数。(2)上一问可以粗略地知道被测电阻为几千欧，与电压表的内阻相近，因此安培表应用内接法。(3)多用电表测电阻时，电源内置；作电流表时，电阻与表头并联；并联电阻越小，电流表的量程越大。答案(1)断开待测电阻，将选择开关旋到“100”挡 将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0”再接入待测电阻，将指针示数100，即为待测电阻阻值(2)连线如图(3)电阻 1、2 1例 3 如图 2-7-10 所示是某同学连接的实物图，灯泡A、B 的
14、规格均为“2.5 V 1 W”，滑动变阻器的规格为“10 1 A”，闭合开关后两灯都不亮。他采取下列两种方法对故障原因进行排查：图 2-7-10(1)用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于_挡。A2.5 V B10 VC50 VD250 V在测试 a、b 间的直流电压时，红表笔应当接触_(填“a”或“b”)。该同学的测试结果如表一所示，则根据测试结果可以判断故障是_。A灯 A 短路B灯 B 短路Ccd 段断路Ddf 段断路表一 表二测试点电压表示数a、b有示数b、d有示数c、d无示数d、f有示数测试点 指针偏转情况c、dd、ee、f(2)将开关断开，再选电阻挡进行测试，测试结果如表
15、二所示，那么查出的故障是_。A灯 A 断路B灯 B 断路C灯 A、B 都断路Dd、e 间断路解析(1)由题中实物图可知，电源由 4 节干电池组成，电源电动势 E6 V，用多用电表直流电压挡测量时，应选 10 V 挡较合适。根据电流应从红表笔流入，从黑表笔流出的原则，红表笔应连电源正极，即接 b。可用排除法确定电路故障，接 a、b 时有示数，说明从电源负极到 a 处、正极至 b 处，无断路；测试点b、d 之间有示数，说明 a 与 d 之间无断路；测试点 c、d 之间无示数，说明 e、f、b 间有断路；测试点 d、f 之间有示数，说明 f、b 间无断路，故可确定断路在 d、f 间。另外不能说明 A
16、 或 B 灯短路，因为一个灯短路，并不影响另一个灯发光。(2)由接 c、d 和接 e、f 时指针偏转情况可知，灯 A、B 均未断路，由接 d、e 时指针偏转情况可知，d、e 间断路。答案(1)B b D(2)D1如图 2-7-11 为一正在测量中的多用电表表盘。图 2-7-11(1)如果是用“10”挡测量电阻，则读数为_。(2)如果是用直流 10 mA 挡测量电流，则读数为_mA。(3)如果是用直流 5 V 挡测量电压，则读数为_V。解析：用多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看相对应的刻度弧线，根据读数规则(一般估读到百分位)，直接读出指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮
17、指示的挡位倍率，才是电阻的测量值。(1)因为选的是“10”挡，所以读数为 6.010 60。(2)因为用直流 10 mA 挡测电流，所以对应下面 10 mA 挡读数为 7.20 mA(注意从直流刻度区读)。(3)用直流 5 V 挡测时，电压为 3.60 V。答案：(1)60(2)7.20(3)3.602如图 2-7-12 所示，黑盒中有一个单向导电元件，当元件中电流沿某一方向时，单向导通，其电阻为零；当电流反向时，其电阻无穷大。另外，还有两个阻值均为 1 k 的电阻。它们与黑盒的接线柱 1、2、3 接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如下表所示。图 2-7-1
18、2黑表笔112红表笔231表盘读数00.5 k2 k那么黑盒中的电路应为下列选项中的()解析：黑表笔与表内电源的正极相连，红表笔与表内电源的负极相连。当黑表笔接 1、红表笔接 2 时电阻为 0，表明 1、2 间测的是二极管的正向电阻；当黑表笔接 1、红表笔接 3 时电阻为0.5 k，是已知电阻阻值的二分之一，故 1、3 间是两个电阻并联；当黑表笔接 2、红表笔接 1 时，电阻为 2 k，为两个电阻串联。综合分析可判定选项 C 正确。答案：C3(2015上海高考)如图 2-7-13 是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0.5 mA、内阻 10；电池电动势 1.5 V、内阻 1；变阻器
19、 R0 阻值 05 000。图 2-7-13(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为 1.5 V 刻度的，当电池的电动势下降到 1.45 V、内阻增大到 4 时仍可调零。调零后R0 阻值将变_(选填“大”或“小”)；若测得某电阻阻值为 300，则这个电阻的真实值是_。(2)若该欧姆表换了一个电动势为 1.5 V，内阻为 10 的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果_(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。解析：(1)由闭合电路欧姆定律：IgERgrR0得：R0EIgRgr，因为式中 E 变小，r 变大，故 R0 将减小；因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为 E1.5 V 刻度的。测得某电阻阻值为
20、300 时，电流表中的电流 IERR，REIg，当电池电动势下降到 E1.45 V 时，此时欧姆表的内阻 REIg，由闭合电路欧姆定律得 IERR，解得真实值 R290。(2)该欧姆表换了一个电动势为 1.5 V，内阻为 10 的电池，调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确，因为电源的电动势没有变化，而内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。答案：(1)小 290(2)准确4为了确定一个定值电阻 Rx 的阻值，做如下测量：图 2-7-14(1)用多用电表“1”倍率粗测该电阻，示数如图2-7-14 所示，测量结果为_。(2)用伏安法测量该电阻，实验室提供的器材及规格如下：电压表 V1(03
21、 V，内阻约 3 k)电压表 V2(015 V，内阻约 15 k)电流表 A(050 mA，内阻约 5)滑动变阻器 R1(最大阻值 20)滑动变阻器 R2(最大阻值 2 k)定值电阻 R0(阻值 50)电源(4 V，内阻可不计)开关 1 个，导线若干为了较准确的测量电阻，电 压 表 应 该 选 择 _，滑 动 变 阻 器 应 该 选 择_；请在图 2-7-15 方框内画出电路图。图 2-7-15解析：(1)用多用电表“1”倍率粗测该电阻，测量结果为 13。(2)因电源电压只有 4 V，故电压表选 V1；滑动变阻器要用分压电路，故选 R1；电路如图所示。答案：(1)13.0(或 13)(2)V1
22、 R1 图见解析5某同学为了测量一个量程为 3 V 的电压表的内阻，进行了如下实验。图 2-7-16(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图2-7-16 所示，得出电压表的内阻为 3.00103，此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为 1.5 V，则电压表的示数应为_V(结果保留两位有效数字)。(2)为了更准确地测量该电压表的内阻 RV，该同学设计了图2-7-17 所示的电路图，实验步骤如下：图 2-7-17A断开开关 S，按图 2-7-17 连接好电路；B把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端；C将电阻箱 R0 的阻值调到零；D
23、闭合开关 S；E移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置，使电压表的指针指到 3 V 位置；F保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变，调节电阻箱 R0的阻值使电压表指针指到 1.5 V 位置，读出此时电阻箱 R0 的阻值，此值即为电压表内阻 RV的测量值；G断开开关 S。实验中可供选择的实验器材有：a待测电压表b滑动变阻器：最大阻值 2 000 c滑动变阻器：最大阻值 10 d电阻箱：最大阻值 9 999.9，阻值最小改变量为 0.1 e电阻箱：最大阻值 999.9，阻值最小改变量为 0.1 f电池组：电动势约 6 V，内阻可忽略g开关，导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：要使测
24、量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_(填“b”或“c”)，电阻箱中选用_(填“d”或“e”)。电压表内阻 RV 的测量值 R测和真实值 R真相比，R测_R 真(填“”或“”)；若 RV 越大，则|R测R真|R真越_(填“大”或“小”)。解析：(1)由题知欧姆表的内阻为 r1.5103，欧姆表内电池电动势为 1.5 V，根据闭合电路欧姆定律可知，EU URVr，解得 U1.0 V。(2)由于滑动变阻器连接采用的是分压接法，为了使电路电压调节变化尽可能均匀，应选用最大阻值较小的滑动变阻器 c，由于电压表的电阻约为 3 000，因此电阻箱应选用最大阻值超
25、过 3 000 的电阻箱 d。由于将电阻箱的阻值调大，因此电压表与电阻箱串联部分电路两端的电压会大于答案：(1)1.0(2)c d 小3 V，即当电压表的示数为 1.5 V 时，电阻箱两端的电压大于 1.5 V，即电阻箱接入电路的电阻值大于电压表的内阻，因此电压表电阻的测量值大于真实值，即 R 测R 真；当 RV趋于无穷大时，|R测R真R真|趋于零，因此 RV 越大，|R测R真R真|越小。6(2015广东高考)某实验小组研究两个未知元件 X 和 Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为 3 k)、电流表(内阻约为 1)、定值电阻等。图 2-7-18(1)使用多用电表粗测元件 X 的电阻，
26、选择“1”欧姆挡测量，示数如图 2-7-18(a)所示，读数为_，据此应选择图2-7-18 中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合 S，滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件 Y，重复实验。图 2-7-19(3)图 2-7-19(a)是根据实验数据作出的 U-I 图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势 E 和内阻 r，电路如图 2-7-19(b)所示，闭合 S1 和 S2，
27、电压表读数为 3.00 V；断开 S2，读数为 1.00 V。利用图 2-7-19(a)可算得 E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故X 的读数为 10 110，由于RXRARVRX，或 RXRV，故用伏安法测元件 X 的电阻时，电流表应外接，故选 b 电路进行实验。(2)滑片 P 从左向右滑动过程中，元件 X 两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由 U-I 图线可知 Y 是非线性元件。(4)由(3)中的 U-I 图线，可知线性元件的电阻 RX10，当 S1、S2都闭合时，回路中的电流
28、I1U1RX0.3 A，当 S1 闭合，S2 断开时，回路中的电流 I2U2RX0.1 A，根据闭合电路欧姆定律，得 EI1(RXr)，EI2(RXRr)，联立两式并代入数据解得 E3.2 V，r0.50。答案：(1)10 b(2)增大(3)Y(4)3.2 0.507同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻。图 2-7-20(1)他先用多用表电压挡直接接在电源两极，读数如图 2-7-20甲所示，则电源电动势约为_V。(2)为了更准确地测量电源的电动势和内电阻，他用多用表的“直流 100 mA”挡设计了如图乙所示的测量电路，为了电表安全，请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为_
29、。(3)将多用电表的选择开关从 OFF 旋转至“直流 100 mA”挡，调节电阻箱到合适的值并记录其读数 R，合上开关从多用表上读出相应的示数 I。(4)重复(3)的操作获得多组数据，根据数据作出了如图丙所示的R-1I图线。(5)由图线得干电池的电动势 E_V(保留三位有效数字)，内阻 r_(取整数)，多用表的内电阻对_(选填“E”“r”或“E 和 r”)的测量结果有影响。解析：(1)用多用表电压挡直接接在电源两极，量程为 2.5 V，则电源电动势约为 1.30 V；(2)他用多用表的“直流 100 mA”挡设计了题图乙的测量电路，根据欧姆定律得开关闭合前电阻箱的最小取值 REI 1.30.1 13。(5)由 EIRIr，变形为 RrE1I，根据函数斜率和截距的概念应有：Ek348300 V1.40 V，r8，可得 r8。由于多用表存在内电阻，所以由闭合电路欧姆定律得：EIRI(RAr)，变形为：R(RAr)E1I，所以纵轴截距的绝对值代表电流表与电源的内阻之和，所以多用表的内电阻对 r 的测量结果有影响。答案：(1)1.30(2)13 (5)1.40 8 r“重难点强化练”见“重难点强化练(四)”(单击进入电子文档)
