高中物理 第4章第2节 多用电表的原理与使用课件 鲁科版选修31.ppt

第2节多用电表的原理与使用 温故知新 1 有两只完全相同的电流表 分别改制成一只电流表和一只电压表 一位同学在做实验时误将这两只表 电流表和电压表 串联起来连接在电路中 则两只表上的指针可能出现下列哪些现象 a 两表指针的偏角相同b 两表的指针都不偏转c 电压表的指针有偏转 电流表的指针几乎不偏转d 电流表的指针有偏转 电压表的指针几乎不偏转答案 c 精彩回眸 2 大家知道 用电流表可以直接测电流 用电压表可以直接测电压 虽然 伏安法 可以测电阻 但需要的仪器很多 操作很麻烦 给科学实验 生产实践带来许多不便 有没有一个仪器直接可以测出电阻呢 这就是今天我们要学习的内容 一 多用电表的功能及构造1 功能 多用电表也叫 万用表 是一种集测量交流与直流 和 等功能于一体的测量仪器 它具有用途多 等特点 2 构造 多用电表的核心是一只直流灵敏 即 表头 表头与电阻 组成测直流电压的电路 与电阻 组成测直流电流的电路 实质上是利用了电阻的 和 原理 新知梳理 电压 电流 电阻 量程广 使用方便 电流计 g 串联 并联 分压 分流 二 多用电表电阻挡原理1 多用电表测量电阻的设计原理是 如图4 2 1所示 其中r为可变电阻称为 电阻 图4 2 1 闭合电路欧 姆定律 调零 2 当红 黑表笔直接接触时 被测电阻rx 0 调节r值使电流计的指针达到满偏 即ig 所以电流表满刻度处为电阻的 如图4 2 2甲 零点 图4 2 2 3 当红 黑表笔断开时 相当于被测电阻rx 电流表指针指零 所以电流表零刻度处是电阻的 位置 如图乙 三 多用电表的外形构造1 如图4 2 3所示是一种多用电表的外形图 各部分名称 a b c 作用 选择不同的 和 d 旋钮 作用 图4 2 3 2 数字式多用电表采用 形式直接显示测量值 读数准确 迅速 内部装有 电路 过载能力强 表盘 调零螺丝 选择 开关 测量项目 量程 调零 电阻 调零 保护 数字 合作探究 多用电表欧姆挡原理 1 调零 原理当红 黑表笔短接时 图4 2 4甲 相当于被测电阻rx 0 调节r的阻值 使e r rg r ig 则表头的指针指到满刻度 所以刻度盘上指针指在电流满偏处 定为电阻刻度的零点 因此 欧姆表的零刻度在表盘右端 r rg r是欧姆表的内阻 当红 黑表笔断开时 图4 2 4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电阻刻度的 点 图4 2 4 温馨提示 实际用的多用电表内部有较复杂的电路结构 欧姆挡的不同挡位之所以内阻不同是因为在电流计上并联了不同的电阻 从而改变了欧姆表的满偏电流 1 如图4 2 5所示是把量程为3ma的电流表改装成欧姆表的结构示意图 其中电池的电动势e 1 5v 经改装后 若将原电流表3ma刻度处的刻度值定为零位置 则2ma刻度处应标多少阻值 当用它测量某电阻时 指针恰好指在中间位置 被测电阻为多少 图4 2 5 答案 250 500 使用多用电表测电阻的步骤及注意事项 1 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 应注意的问题 1 多用电表在使用前 应先观察指针是否指在电流表的零刻度处 若有偏差 应进行机械调零 2 测量时手不要接触表笔的金属部分 测量电路中的电阻时应将其与其他元件和电源断开 否则所测为待测电阻与其他元件电阻连接后的等效电阻 测得的电阻值有可能变小 4 实际应用中要防止超出量程 不能测额定电流极小的用电器的电阻 如灵敏电流表的内阻 5 测量完毕后应拔出表笔 选择开关置 off 挡或交流电压最高挡 电表长期不用时应取出电池 以防电池漏电 温馨提示 1 选挡时若无法估计待测电阻的阻值 则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 若指针偏角太小 则再逐渐增大量程 直到指针指在中值电阻附近为止 2 无论使用多用电表测电压 电流还是电阻 电流都是从红表笔流入 黑表笔流出 2 用多用电表进行一系列实验 1 某同学用多用电表测电阻r的阻值 如果按图4 2 6所示那样测量 表上显示阻值大小r 为使多用电表欧姆挡测量该电阻的结果更为准确 完成步骤 后把表笔 图4 2 6 与电阻断开 然后 再 最后将待测电阻重新接到两表笔之间并读出读数 为了安全 所有测量结束后 要将多用电表的转换开关打到 2 用图4 2 7所示的多用电表粗测一节1 5v左右的干电池的电动势 请在图中画出测量时转换开关 用箭头代表 应转到的位置 图4 2 7 解析 1 由图读得100 再乘以倍率10 阻值大小为r 100 10 1000 将转换开关打到 100 挡 将两表笔短接 调节欧姆调零旋钮 使指针满偏 或指向欧姆零点 off 或填 交流500v 挡 2 如图答案 见解析 用多用电表测黑箱内的电学元件 1 电阻 电容 二极管的特点 2 用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路 根据以上思路探测出黑箱内有哪些电学元件后 再根据各接点间的测量数据和串并联电路的特点进行逻辑推理 最后确定出元件的位置和连接方式 温馨提示 用欧姆表测黑箱内各接点间的电阻前 必须先用电压挡测量各接点间的电压 看是否有电源 有电源的接点间绝不能再用欧姆表进行测量 3 如图4 2 8所示 黑盒中有一个单向导电元件 当元件中电流沿箭头方向时 单向导通 其电阻为零 反之 则截止 反向电阻无穷大 还有两个阻 图4 2 8 值均为1k 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 得到的数据如表所示 那么黑盒中的线路是图中的哪一个 解析 根据表头读数为零这一次可判断b是错误的 根据读数为0 5k 这一次可判断a是错误的 再根据读数2k 这一次可判断d是错误的 只有c满足三次测量 故选c 答案 c 典例精析 多用电表欧姆挡的原理 例1 如图4 2 9所示 电源的电动势e 1 5v 内阻r 0 5 电流表满偏电流ig 10ma 电流表内阻r 7 5 a b为接线柱 1 用一条导线把a b直接连起来 要使电流表恰好达到满偏 应把可变电阻 图4 2 9 r1调为多少 2 调至满偏后保持r1的值不变 如果把任意电阻r接在a b之间 电流表读数i与r的值有什么关系 3 如果电流表表盘如图4 2 10所示 请把表盘上的电流刻度改为对应的欧姆刻度 图4 2 10 3 由任意电阻r的表达式可得 当i 0ma时 r 当i 2ma时 r 600 当i 4ma时 r 225 当i 6ma时 r 100 当i 8ma时 r 37 5 当i 10ma时 r 0 反思领悟 欧姆表的工作原理 闭合电路的欧姆定律 每一个待测电阻都有与之对应的电流值 因而把刻度盘上电流值改为对应的电阻值 就可把电流表改装为欧姆表 一个用满偏电流3ma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 指针恰好在刻度盘的正中间 如果用它测量一个未知电阻时 指针在1ma处 则被测电阻的阻值为 a 1000 b 5000 c 1500 d 2000 答案 a 使用多用电表测电阻 例2 实验室新进了一批电阻 课外活动小组的同学用多用电表粗测电阻的阻值 操作过程分以下几个步骤 将红 黑表笔分别插入多用电表的 插孔 选择开关旋至电阻挡 10 将红 黑表笔短接 调节欧姆调零旋钮使欧姆表指针指零 图4 2 11 把红 黑表笔分别与电阻的两端相接 此时多用电表的示数如图4 2 11所示 把红 黑表笔分别与电阻的两端相接 读出多用电表示数 将选择开关旋至off挡 取出红 黑表笔 请你完成操作步骤中第 两步 解析 量程的选取应让指针尽可能指在中间位置附近 以减小读数误差 题图中指针偏角太大 应由 10 倍率换成 1 倍率 更换倍率后要重新调零 因此 缺少的步骤为 将选择开关旋至 1 挡 将红 黑表笔短接 调节欧姆调零旋钮使欧姆表指针指零 答案 见解析 有一可供使用的多用电表 s为选择开关 q为电阻挡调零旋钮 现在要用它检测两个电阻的阻值 已知阻值分别为r1 20 r2 27k 下面提出了在测量过程中一系列可能的操作 请你选出能尽可能准确地测定各阻值和符合于多用表安全使用规则的各项操作 并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上的空白处 a 旋动s使其尖端对准电阻挡 1k b 旋动s使其尖端对准电阻挡 100 c 旋动s使其尖端对准电阻挡 10 d 旋动s使其尖端对准电阻挡 1 e 旋动s使其尖端对准v1000 f 将两表笔分别接到r1的两端 读出r1的阻值 随后即断开 g 将两表笔分别接到r2的两端 读出r2的阻值 随后即断开 h 两表笔短接 调节q使表针对准电阻挡刻度盘上的0 随后即断开 所选操作及其顺序为 用字母代号填空 操作 步骤可以重复选用 多用电表见图4 2 11所示 解析 多用电表测量电阻时 量程的选择以指针中央附近时读数较准确 由表盘中值示数约15 可知 测r1 20 的电阻时 只能选 1 挡 测r2 27k 时 应选择 1k 挡 并且在每次选定量程后 都必须将两表笔短接 进行电阻挡调零 所以题目中所给操作h需要重复选用 在测量过程中对r1与r2测量的先后没有什么限制 但测量完毕后 功能选择开关必须旋离电阻挡 拨到交流 v 高压挡或 off 处 所以合理的操作及顺序为ahgdhfe或dhfahge 答案 ahgdhfe或dhfahge 用多用电表检测电路故障 例3 在如图4 2 12所示的电路中 闭合开关时 灯不亮 已经确定是灯泡断路或短路引起的 在不能拆开电路的情况下 开关可闭合 可断开 现用一个多用电表的直流电压挡 直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并作出判断如下表所示 图4 2 12 以上操作和判断正确的是 a 1b 2c 3d 4 解析 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之间必短路 1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 则灯必断路 若不偏转 a b两点电势相等 灯必短路 2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3是错误的 而4显然正确 故选项a b d正确 答案 abd反思领悟 电路故障问题的判断一般用多用电表的电压挡 可先从电源的两端量起 逐渐将两表笔远离电源 若电表有示数 说明两表笔与电源两极相连 若无示数 说明与电源断开或两表笔间短路 若用欧姆挡去测量 则需要注意一般要断开电源 如图4 2 13所示为一电路板示意图 a b c d为接线柱 a d与220v的交流电源连接 ab间 cd间分别连接一个电阻 现发现电路中没有电流 为检查电路故障 用一多用电表的交流电压表分别测得b d两点以及a c两点间的电压均为220v 由此可见 图4 2 13 a ab间电路通 cd间电路不通b ab间电路不通 bc间电路通c ab间电路通 bc间电路不通d cd间电路不通 bc间电路通解析 测量ac时电压为220v 说明abc这一段电路某点断路 测bd时电压为220v 说明bcd间某点断路 显然 这两种情况综合的结果便是bc断路 故选c 答案 c 多用电表的内部构造及原理多用电表的内部是由电流表构成 选择不同的开关分别对应电流表 电压表 欧姆表 其中欧姆表内部要有电池 电压表串联电阻越大 量程越大 电流表并联电阻值越小 量程越大 创新拓展 例4 多用电表是实验室和日常实验中常用的仪器之一 它具有测量电压 电流和电阻等多种测量功能 图4 2 14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 图4 2 14 位置 若测量电压时只有10v和50v两个量程 在测量时选择50v量程 应将开关s拨