18学年高中物理闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2节多用电表的原理与使用31180131231.docx

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18学年高中物理闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2节多用电表的原理与使用31180131231

第2节多用电表的原理与使用

1.多用电表测直流电流和电压的原理就是电阻的分流和分压原理。

2．多用电表欧姆挡测电阻的设计原理是闭合电路欧姆定律。

3．多用电表欧姆挡测电阻时，先将选择开关拨到适当倍率，将红黑表笔短接，调节调零旋钮，使欧姆表调零。

测完后，将选择开关置于“OFF”或交流电压最高挡。

一、多用电表的原理

1．构造

多用电表的核心是一只直流灵敏电流计G，即“表头”。

表头与电阻、拨动开关等组成不同的测量电路。

2．多用电表测直流电流、电压的原理

（1）表头与电阻串联组成测直流电压的分压电路。

（2）表头与电阻并联组成测直流电流的分流电路。

3．欧姆表测电阻的原理

（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。

如图421所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝

，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。

当Rx＝r＋Rg＋R时，指针指向刻度盘正中央，这时Rx的电阻被称为中值电阻。

图421

二、练习使用多用电表

1．认识多用电表

图422

2．多用电表的使用

（1）测量前，先调零，再将红、黑表笔分别插入正、负测试笔插孔。

（2）测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数。

（3）测电流、电压时，选择恰当的量程，使指针应偏转到满刻度的

以上。

（4）测电阻时，先估测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率，将红、黑两表笔短接，调节调零旋钮，使指针恰好停在“电阻挡”刻度线的零刻度处，然后将红、黑表笔搭在电阻两端，读取表盘指针所指电阻挡刻度线的示数，电阻值等于示数乘以倍率。

（5）使用后，要把表笔从测试插孔中拔出，并把选择开关拨至“OFF”挡或交流电压最高挡。

1．自主思考——判一判

（1）欧姆表的红表笔接内部电源的正极。

（×）

（2）欧姆表的刻度是均匀的。

（×）

（3）欧姆表的零刻度在表盘的最右端。

（√）

（4）流过欧姆表的电流是内部电源提供的，流过电压表、电流表的电流是外电路的电源提供的。

（√）

（5）测电阻时，每次测电阻前都要进行欧姆调零。

（×）

（6）测电阻时，指针偏角很小，是指电阻很小。

（×）

2．合作探究——议一议

（1）多用电表在不使用时指针停在什么位置？

电阻挡的零刻度在什么位置，为什么？

[提示]　在不使用时，多用电表的指针停在左边。

电阻挡的零刻度在右边，此时电流表满偏，表明两表笔之间的电阻为零。

（2）多用电表的表盘有什么特点？

具体有什么作用？

[提示]　从上到下，最上方标有“Ω”的刻度指示的是电阻值，选择开关在电阻挡时，应读此刻度。

中间的刻度是用于测量直流电流和直流电压的，且刻度是均匀分布的。

最下方的刻度是用于测量交流电压的，且刻度是不均匀的。

在实际使用时，要根据选择开关所在位置，找出相应的刻度进行读数。

（3）多用电表的红、黑表笔与“＋”“－”插孔应该怎样连接？

在进行测量时，电流是如何通过多用电表的？

[提示]　多用电表的红表笔连接的是“＋”插孔，黑表笔连接的是“－”插孔。

测直流电流或电压时，电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表。

测电阻时，多用电表的黑表笔与内部电池的正极相连，红表笔与电池的负极相连。

电路闭合时，正好符合电流从红表笔流入，从黑表笔流出。

因此，测电流、电压、电阻时电流流过电表的方向是一样的。

欧姆表测电阻的原理

[典例]　如图423所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5V，改装后，原来电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标为________，1mA刻度处应标为________。

图423

[思路点拨]　

→

[解析]　因为R内＝

＝

＝500Ω，

I1＝

，2mA＝

，

所以Rx1＝250Ω。

因为I2＝

，1mA＝

，

所以Rx2＝1000Ω。

[答案]　250Ω　1000Ω

欧姆表的刻度线

刻度

标注方法

标注位置

“0Ω”

红黑表笔相接调节

调零旋钮使指针满偏

被测电阻Rx＝0

满偏电流Ig处

“∞Ω”

红黑表笔不接触

表头指针不偏转

被测电阻Rx＝∞

电流为零处

中值电阻

Rx＝r＋R＋Rg

刻度盘正中央

“Rx”

红黑表笔接Rx

Ix＝

Rx与Ix一一对应

与Rx对应电流Ix处

1．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是（　　）

解析：

选C　欧姆表的红、黑表笔分别与内部电源的负、正极相连，A、B错误；闭合电路中的外电路，电流从电源的正极流向负极，对于电流表电流应从正接线柱进，从负接线柱出，C对，D错。

2.如图424所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻Rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的固定电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝1.5V，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是（　　）

图424

A．30kΩ～80kΩ

B．3kΩ～8kΩ

C．300kΩ～800kΩ

D．30Ω～80Ω

解析：

选B　当红、黑表笔短接调零时，根据闭合电路欧姆定律Ig＝

，则R＋Rg＋R0＋r＝

＝

Ω＝5kΩ。

使用欧姆表读数时，在中值电阻5kΩ左右读数最为准确，故B正确。

多用电表的使用

1．使用多用电表测电阻的步骤

（1）机械调零：

使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零。

（2）选挡：

估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。

（3）欧姆调零：

将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。

（4）测量读数：

将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。

（5）测另一电阻时重复

（2）（3）（4）。

（6）实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

2．测电阻时应注意哪些问题？

（1）选挡后要进行欧姆调零。

（2）换挡后要重新进行欧姆调零。

（3）被测电阻要与电源、其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。

（4）被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。

（5）使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。

（6）若长期不用，应把电池取出。

[典例]　用如图425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：

图425

（1）旋动部件________，使指针对准电流的0刻线。

（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]　多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心转动调零螺丝S，使指针对准电流的0刻线。

然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度（即电阻的0刻线），接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值。

若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位。

例如本题就要从“×100”挡位更换到“×1k”的挡位。

[答案]　

（1）S　（3）T　0刻线　（4）ADC

多用电表的欧姆挡使用“五注意”

（1）选择适当的量程，选挡时若无法估计待测电阻的阻值，应将选择开关先旋到“×1”挡，欧姆调零后，将红黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角较小，再逐渐增大量程，直到指针指在中值电阻附近为止。

（2）每改变一次量程，要重新进行欧姆调零，使用同一量程测量不同的电阻时，无需重新调零。

（3）测量时待测电阻要跟其他元件、电源断开。

（4）要尽量利用欧姆表刻度盘的中央部分，估读示数时要考虑刻度不均匀。

（5）多用电表用完后，选择开关要旋到交流电压的最高挡或“OFF”挡。

1．一个多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1Ω，×10Ω，×100Ω。

用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应该换到________挡。

如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是__________。

若补上该步骤后测量，表盘的示数如图426所示，则该电阻的电阻值是______Ω。

图426

解析：

用×10Ω挡测电阻时，指针偏角很小说明所测电阻阻值很大，所选量程太小，为较准确地进行测量，应换到×100Ω挡，换×100Ω挡后要重新欧姆调零。

该电阻表盘读数是22Ω，倍率是×100，所以该电阻阻值为22×100Ω＝2.2×103Ω。

答案：

×100Ω　欧姆调零　2.2×103

2.如图427所示为一正在测量中的多用电表表盘。

图427

（1）如果是用直流10V挡测量电压，则读数为________V。

（2）如果是用×100Ω挡测量电阻，则读数为________Ω。

（3）如果是用直流5mA挡测量电流，则读数为________mA。

解析：

在题图所示的多用电表表盘中，如果是用10V直流电压挡测量电压，读数时要找到对应的刻度和量程，读数为6.5V；同理，用5mA直流电流挡测量电流时读数为3.25mA；用×100Ω的电阻挡测量电阻，被测电阻的阻值为：

读数×100Ω＝8×100Ω。

答案：

（1）6.5　

（2）800　（3）3.25

1．下列说法中正确的是（　　）

A．欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞

B．用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是一样的

C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越大

D．用欧姆表测电阻时，选不同挡位时，指针越靠近右边误差越小

解析：

选A　欧姆表的每一挡的测量范围是0～∞，所以A对；用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是不一样的，所以B错；用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越小，所以C、D错。

2．用多用电表测量直流电压U和测量电阻R时，若红表笔插入正（＋）插孔，则（　　）

A．测电压U时红表笔电势高，测电阻R电流从红表笔流出

B．不管测电压U还是测电阻R，都是红表笔电势高

C．测电压U电流从红表笔流入，测电阻R电流从红表笔流入

D．测电压U电流从红表笔流出，测电阻R电流从红表笔流出

解析：

选C　用多用电表测量直流电压U时，多用电表就是电压表，电流从红表笔流入，黑表笔流出，用多用电表测量电阻R时，多用电表内部有电源，电流也是从红表笔流入，黑表笔流出，故C正确、D错误。

测电压时电流源于外电路的电压，红表笔电势高，测电阻时电流源于内电路的电压，红表笔电势低，A、B错误。

3．（多选）关于多用电表，下列说法正确的是（　　）

A．多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的

B．多用电表无论是测电压、电流还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势

C．多用电表的电压挡、电流挡和电阻挡都是靠外部提供电流的

D．多用电表表面上电阻刻度的零刻度与直流电流的最大刻度相对应

解析：

选AD　用多用电表测电阻时，由表内电源提供电流，且此时黑表笔的电势高，选项B、C错误。

4．（多选）用多用电表电阻挡测电阻，有许多注意事项，下列说法中哪些是错误的（　　）

A．测量前必须调零，而且每测一次电阻都要重新调零

B．每次换挡后必须电阻调零

C．待测电阻如果是连接在电路中，应把它先与其他元件断开，再进行测量

D．两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确，为此，应当用两只手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起

解析：

选AD　对多用电表电阻挡，一方面要熟记其刻度特点：

刻度不均匀（左密右疏）且零刻度在表盘的右端（电流的最大值）；另一方面熟记使用中的注意事项。

5．某同学在探究规格为“6V　3W”的小电珠伏安特性曲线实验中，在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至的挡位是（　　）

A．直流电压10V　　　　B．直流电流5mA

C．欧姆×100D．欧姆×1

解析：

选D　由小电珠的规格可知其电阻R＝

＝

Ω＝12Ω，故应将选择开关旋至欧姆挡“×1”，D正确。

6．（多选）用多用电表的欧姆挡（×1kΩ）检验性能良好的晶体二极管，发现多用电表的指针向右偏转的角度很小，这说明（　　）

A．二极管加有正向电压，故测得电阻很小

B．二极管加有反向电压，故测得电阻很大

C．此时红表笔接的是二极管的正极

D．此时红表笔接的是二极管的负极

解析：

选BC　向右偏角很小说明电阻很大，故二极管加的是反向电压。

B正确。

此时红表笔接的是二极管的正极。

7.用多用电表测量一未知电阻时，某同学选择了“×10”的挡位，指针的偏转如图1所示。

则关于本次测量正确的是（　　）

图1

A．该电阻约为几十欧姆

B．该电阻约为几百欧姆

C．正确的操作应选用“×1k”挡位，重新调零测量阻值

D．正确的操作应选用“×100”挡位，重新调零测量阻值

解析：

选A　多用电表测量电阻时的电阻值等于指针“指示数”与“倍率”的乘积，A正确，B错误；用“×10”挡位测量时，表针偏角极大、指针指向表盘的右端，说明指针“指示数”极小，即被测电阻较小，为减小读数误差，应尽量使指针指在中值电阻附近，即使指针“指示数”大一些，故应选用较低倍率，C、D错误。

8.某同学自行设计了一个照明电路，如图2所示，按照电路图完成实物电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮。

为了探测该电路出现的故障，该同学用多用电表进行了探测，得到的实验现象和结论错误的是（　　）

图2

A．用直流电压挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若有示数，小灯泡断路；若无示数，小灯泡短路或其他地方断路

B．用直流电流挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若有示数，小灯泡断路；若无示数，小灯泡短路或其他地方断路

C．用欧姆挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若无示数，小灯泡断路；若有示数，小灯泡短路

D．用欧姆挡，断开开关，将红、黑表笔分别接a、b；若无示数，小灯泡断路；若有示数且示数最大，小灯泡短路

解析：

选C　选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路，若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间短路或其他地方断路，A正确；选直流电流挡时，指针若偏转说明有电流流过表头，而灯不亮，则小灯泡断路，若不偏转，a、b两点电势相等，小灯泡短路或其他地方断路，B正确；选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故C错误；分析可知D正确。

9.（多选）如图3所示是简化的多用电表的电路图。

转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是（　　）

图3

A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大

B．S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大

C．S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大

D．S与5连接时，多用电表就成了欧姆表

解析：

选AD　S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1＋R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻。

综上所述，正确答案为A、D。

10．用多用电表欧姆挡测一电阻R时，选择开关旋钮置于“×10”挡，测量时，指针恰指在刻度值100与200的正中间，可以确定其测量值R为（　　）

A．150ΩB．1500Ω

C．1000Ω＜R＜1500ΩD．1500Ω＜R＜2000Ω

解析：

选C　欧姆表的刻度不均匀，由欧姆表的表盘刻度特点可知，随电阻值的增大，刻度变密，所以其电阻值一定小于1500Ω大于1000Ω，由此判断C正确。

11．多用电表表头的示意图如图4所示。

在正确操作的情况下：

图4

（1）若选择开关的位置如箭头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箭头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箭头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箭头c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该为：

_________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）全部测量结束后，应将选择开关拨到__________挡或者__________。

（6）无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表。

解析：

多用电表可以测直流电压、电流，交流电压，电阻。

测电压、电流时同电压表、电流表的使用方法相同，选择的挡位是最大量程；而选择测电阻挡位时，指针指示的数值乘以倍率便得测量值。

答案：

（1）直流电压　1.25V　

（2）直流电流　50mA　（3）电阻　1.7kΩ　（4）选用欧姆表“×1k”倍率，重新调零，将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值　（5）OFF　交流电压500V挡　（6）红　正

12．如图5所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。

在开关闭合后，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。

图5

（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，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。

解析：

（1）当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用电压挡来检测电路。

当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用欧姆挡。

（2）当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的。

当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可以确定断路位置在此两点之间。

答案：

（1）电压　欧姆　

（2）开关或连接点5、6　（3）①调到欧姆挡　②将红黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作　③测量小灯泡的电阻。

如果电阻无穷大，表明小灯泡有故障。