高中物理第二章恒定电流第8节多用电表的原理教学案新人教版选修3_1

第8节 多用电表的原理一、欧姆表1内部构造欧姆表由电流表改装而成，它内部主要由电流表(表头)、电源和可变电阻三部分组成。2测量原理(1)当红、黑表笔短接时，调节R使指针满偏，相当于被测电阻为零，此时有Ig。(2)如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，根据闭合电路欧姆定律可得，通过表头的电流I。改变Rx，电流I随着改变，因此每个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。(3)当不接电阻直接将两表笔连在一起时，调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，此时有Ig，当外加电阻RxRRgr时，电流为IIg，此时电流表指针指在刻度盘中央，该电阻叫中值电阻。说明欧姆表的使用步骤(1)机械调零：欧姆表使用前一定要观察指针是否指在左端电阻处，若有偏差，应用小螺丝刀轻旋调零螺丝。(2)选挡：一般欧姆表都有多个挡位，测量时要进行合理选挡，使读数在中值刻度附近，若指针偏转角度较小，说明待测电阻阻值较大，应选较大倍率的挡位，否则换倍率较小的挡位。(3)电阻调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处。(4)测量：将待测电阻与别的元件断开，将红、黑表笔接在被测电阻两端进行测量。注意：不要用手接触表笔的金属杆部分。(5)读数：将刻度盘上的读数乘以选择开关所指的倍率即可得到被测电阻的阻值。(6)若要换挡测量新的电阻，需重复以上(2)(5)步。(7)测量完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，长期不用时，应将欧姆表中的电池取出。判一判1欧姆表各挡位刻度都是从0到()2欧姆表表盘上刻度是均匀的()3欧姆表的红表笔接内部电源的正极()4欧姆表的内阻是电源内阻、表头内阻和滑动变阻器有效电阻之和()5两表笔短接时，电流表满偏，意味着此时待测电阻为零()二、多用电表1多用电表的用途及外部构造多用电表可以用来测量电阻、电流、电压等，并且每一种测量都有几个量程。上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻着各种测量功能和量程。2多用电表的工作原理如图是简化的多用电表的电路图，它由表头、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及选择开关等部分组成，其中，1、2为电流测量端，3、4为电阻测量端，5、6为电压测量端。测量时，红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔，并通过选择开关S接入与待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用。注意(1)使用多用电表时要合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在R中4R中的范围内。(2)测量电阻选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开头旋到“100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止。判一判1使用多用电表前，若发现指针与零刻线不对齐，应用螺丝刀轻轻转动多用电表的指针定位螺丝，使指针正对零刻线()2使用欧姆表时，每测一次电阻都需要重新进行欧姆调零()3使用欧姆表时，每换一次挡都需要重新进行欧姆调零() 1.欧姆表的原理如图所示2刻度标注(1)“0 ”标注：当红、黑表笔相接时(如图甲所示)，相当于被测电阻Rx0，调节R的阻值，使Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为欧姆表刻度的零点。注意此时欧姆表的内阻是(rRgR)。(2)“中值”标注：保持R不变，在两表笔间接一电阻Rx时，如图丙所示，使电流表指针恰指到满刻度的一半，即处，则此时RxRgRr，称为中值电阻，等于欧姆表内电阻值。(3)“ ”标注：当红、黑表笔不接触时(如图乙所示)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。(4)一般位置标注：由闭合电路的欧姆定律知I，每一电流值都对应一电阻值Rx，将电流刻度换成对应的电阻刻度，就可直接读电阻了。注意(1)欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“”刻度线。(2)欧姆表的红表笔接内部电源的负极，测量时电流从黑表笔流出，从红表笔流入。典型例题例1.如图所示是欧姆表的原理示意图，其中，电流表的满偏电流为300 A，电阻Rg100 ，调零电阻最大值R50 k，串联的定值电阻R050 ，电源电动势E1.5 V，当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？解析当电流表满偏时有Ig其中R内为欧姆表的内阻，所以有R内 5 000 用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有Ig 解得RxR内5 000 故测得的电阻Rx是5 000 。答案5 000 即时巩固1一个用满偏电流为3 mA的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测量500 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间。如果用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA 处，则被测电阻的阻值为( )A1 000 B5 000 C1 500 D2 000 解析：选A设欧姆表的内阻为R内，由欧姆定律知3103A，1.5103A，解得R内500 ，E1.5 V，由1103 A解得Rx1 000 ，A正确。1.机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的机械调零螺丝，使指针处于左端电流零刻度位置。2选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。使用多用电表前如果不仔细选好挡位和量程，可能会误用“A”、“mA”或“”挡去测量电压，就有烧坏多用电表的危险。3正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔连入电路。(1)测量电压时要与电路并联。(2)测量电流时要与电路串联。(3)测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择合适的倍率挡，将两表笔短接，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。4测量完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。典型例题例2.多用电表是实验室和生活中常用的仪器之一，它具有测量电压、电流及电阻等多种测量功能。如图所示是多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将开关S拨到_或_位置；若测量电压时只有10 V到50 V两个量程，在测量时选择50 V量程，应将开关S拨到_位置；若测量电流时只有25 mA和100 mA两个量程，在测量时选择25 mA量程，应将开关S拨到_位置。解析表内必须有电源才可以测量电阻，因此3、4两个位置为电阻挡，在进行电阻测量时S应置于3或4位置；电压表应给表头串联大电阻，因此5、6位置为电压挡，由于S拨到6时串联电阻为(R5R6)，大于S拨到5时所串联的电阻，因此S拨到6时电压表量程较大，所以拨到6时量程为50 V；R1、R2 为改装电流表时并联的电阻，因此R1、R2 均远小于表头内阻，S拨到1时相当于给表头并联R1(此时R2 与表头串联)，S拨到2时相当于给表头并联(R1R2)，因此S拨到2时量程较小，为25 mA。答案3462点评使用多用电表时的注意事项(1)极性：对于两表笔，红正黑负。(2)功能：要明白测什么，对应什么功能区。(3)调零：测电阻时需要进行两次调零，即机械调零与欧姆调零，并注意每次换挡后必须重新欧姆调零。(4)根据测量项目，选择对应的刻度盘。(5)直流电流和电压刻度是均匀的，读数时共用，但需按比例计算，如取5 mA量程读数时可利用满刻度数值为“50”的刻度线，只是“50”相当于“5 mA”。(6)用欧姆挡测电阻的阻值为：读数倍率。即时巩固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：(1)旋动部件_(填“S”、“K”或“T”)，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_(填“S”、“K”或“T”)，使指针对准电阻的_(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)使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S。(2)使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T。(3)测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应换用较大的倍率的挡位，每换一次挡位应重新调零，测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻两引线相连，因此合理顺序为ADC。答案：(1)S(3)T0刻线 (4)ADC1使用多用电表的欧姆挡测导体电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则造成测量值( )A比真实值大B比真实值小C与真实值相等D可能比真实值大，也可能小解析：选B两手同时接触两表笔的金属杆，相当于被测电阻与人体电阻并联，测出电阻为二者并联阻值，比被测电阻真实值小，B正确。2在使用多用电表测电阻时，以下说法不正确的是()A使用前检查指针是否指在电阻刻度的“”处B每换一次挡位，都必须重新进行欧姆调零C在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔D测量时，若指针偏转角度较小，应换倍率较小的挡位来测量解析：选D使用多用电表的电阻挡测电阻时，若指针偏转角度较小，说明阻值大，应换用倍率大的挡位重新测量，D错误；根据多用电表的工作原理及使用规则知，A、B、C正确。3如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中错误的是()A它是根据闭合电路欧姆定律制成的B接表内电池负极的应是红表笔C电阻的“”刻度一般在刻度盘的右端D调零后刻度盘的中心刻度值是rRgR解析：选C欧姆表的表头是一个电流表，当被测电阻接入电路，回路闭合，表头就有示数，由欧姆定律可知，表头示数随被测电阻阻值的改变而改变。电流应从红表笔流入欧姆表，从黑表笔流出，多用表作欧姆表使用时，电源在表内，流入的电流至电源负极，故红表笔应当接电池负极；当两表笔短接时，被测电阻为零，电路电流最大，指针指最右端，当两表笔断开，相当于被测电阻，此时电路电流为零，指针不偏转，指最左端；调零后，回路电流为I，指针指中心刻度时，回路电流为I/2，此时被测电阻阻值为Rx，则有，解得RxrRgR，就是中心刻度值。4如图所示为一多用电表表盘。 (1)如果用直流10 V挡测量电压，则读数为_V。(2)如果用100挡测电阻，则读数为_。解析：(1)直流10 V挡，读表盘上第二排刻度“010”，最小分度为“0.2 V”，估读到0.1 V就可以了，读数为6.6 V。(2)电阻100挡，读表盘上第一排刻度，测量值为8100 8102 。答案：(1)6.6(2)8102(或800)5某多用电表表盘的示意图如图所示，在正确操作的情况下：(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_。解析：(1)若选择开关的位置如a所示