《多用电表的原理与使用》课件(上课用)

,多用电表的原理与使用,一、回顾：将电流表改装成电压表和大量程的电流表,Ux=I(Rg+R),二、理论探究：能否将电流表改装成直接测量电阻的欧姆表呢?,例1.如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻7.5,A、B为接线柱.(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?,解：（1）因电流表电阻Rg的值不能忽略，此时可以把电流表视为一个电阻来计算。由闭合电路欧姆定律，有,从中解出可变电阻R1的值,(2)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150的电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?,（2）保持可变电阻R1的值不变，把R2=150接在A、B之间，设这时电流表读数为I2，由闭合电路欧姆定律,R2,(3)如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?,把任意电阻R接到A、B之间，设电流表读数为I，则,代入数值后，得,解出,R,思考与讨论：通过以上计算有何启发？能否将电流表转换成直接测量电阻的仪表？,二、欧姆表原理,I=0,把电流表改装成能直接测量电阻的欧姆表,原理：,闭合电路欧姆定律,刻度更改：,短接，调节调零电阻R使电流表G的指针满偏。即有,R:“0”,改变R，电流I随之改变，R与I一一对应。表头刻度I,X,X,表盘结构,欧姆表盘的刻度是均匀的吗？,因为I与Rx之间的关系不是线性关系，所以欧姆表盘的刻度不均匀,I=,(1)原理闭合电路欧姆定律,改变Rx，电流Ix随之改变，Rx与Ix一一对应。,（2）中值电阻,注意：(1)欧姆表的刻度与其他表刻度相反且刻度不均匀,（2）欧姆表每次换档测电阻前都要调零。不能带电测量。,（3）欧姆表中电池用久了，电动势和内阻要改变，测出的电阻值有较大的误差。所以欧姆表常用来粗测电阻。,二、欧姆表原理,机械调零,欧姆调零,档位开关,三、欧姆表的使用:,一般常用的欧姆表是多用电表中的一个功能欧姆表的使用要点是：（1）机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。（2）根据被测电阻的大致值，将选择开关旋转到欧姆挡相应的倍率上欧姆档的倍率表示测量值跟指针指示值的倍数关系例如用“10”档测某电阻时，指示值为15，则表示被测电阻值是1510150（）选取档位的根据是以测量时指针尽可能达半偏为宜,（3）短接调零；红、黑表笔短接，调节调零旋钮（调节调零电阻的值）使指针指向最右方0处（若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池）（4）测量：将被测电阻跨接在红、黑表笔间注意：不要用手接触电阻的两引线若发现指针偏角太大或太小应换用倍率较小或较大的挡但每次换档后必须重新调零每次测电阻前都要把电阻从电路中断开不能带电测量。（5）读数：测量值表盘指针示数倍率（6）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”档或交流电压最高档，拨出表笔，长期不用应取出电池,三、欧姆表,1.内部电路:,中值电阻：电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的值叫中值电阻，,欧姆表每次测量电阻时，是否都要先调节调零电阻？,提问：欧姆表有许多“倍率”挡，用欧姆表测量电阻时，使用不同的挡测量的电阻的阻值是否都相同？,通常被测电阻的阻值在范围内比较准确。,2.表头:,问题：相对于其他电表欧姆表的表头有什么特点？,反刻度、刻度不均匀、左密右疏,1,2,3,A,A,甲,乙,丙,R1,R2,A,A,共同探究:电压表电流表和欧姆表都有一个表头能不能让它们共用一个表头制成一个多用电表呢?,+,+,+,+,_,_,_,_,6,B,1,A,G,2,3,4,5,A,S,E1,E2,讨论与交流,1、开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？,2、调到哪两个位置上测量的是电压？,3、调到哪两位置上测量的是电阻？,4、两个位置中哪个位置测量的量程大？,5、测电阻、直流电流、直流电压时，电流流经红、黑表笔有什么共同特点？,+,_,+,_,特点：电流均从红表笔流入多用电表,四、认识多用电表,指针式多用电表,数字式多用电表,小结,1、万用表测电阻的测量原理：闭合电路欧姆定律,2.欧姆表盘刻度的原理,原理:,满偏电流对应为0,半偏电流对应,电流为0对应电阻为,RX与I是一一对应,刻度线不均匀,3、测电阻、电流、电压时，电流均从红表笔流入万用表,一、多用电表的使用实验过程1观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程2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，则可用小螺丝刀进行机械调零3将红、黑表笔分别插入“”“”插孔,4如图甲所示，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5如图乙所示，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甲乙,6利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差7研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极8探索黑箱内的电学元件.,9.使用完电表后，拨回“OFF”挡，整理好实验器材“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件为了探明盒内元件的种类及连接方式，某同学用多用电表进行如下探测：第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转；第二步：用电阻100挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图所示,1用多用电表测电阻的步骤(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度(2)选择开关置于“”挡的R1挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，再使指针指到“0”欧姆位置，然后断开表笔(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较,(4)选择开关改置R100挡，重新进行欧姆调零(5)再将两表笔分别接触标定值为几十千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较(6)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或OFF挡,3二极管的单向导电性：晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，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,2研究二极管的单向导电性(1)将二极管、小电珠、电键、直流电源按如图3甲所示电路连接起来，闭合电键S后，小电珠正常发光(2)将二极管、电键、小电珠等按如图3乙所示连接起来，闭合电键S后，小电珠不发光,图3,3探测黑箱内电路，如图4所示,图4,(1)操作程序,图5,作出初步判断后，再根据各接点间的测量值进行逻辑推理，判断黑箱内有哪些电学元件(电阻、电源、二极管等)，最终确定元件的位置和连接方法(2)操作步骤机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度线左端0位置，若不指0，调整调零螺丝，使指针指0.将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于500V量程，用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无示数，说明箱内不含电源,先选定欧姆挡的某一较小的挡，两表笔短接，进行调零然后，用欧姆挡测A、B间正反向电阻若两次所测阻值相等，则表明A、B间只含有电阻若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明A、B间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极用欧姆挡测B、C间正反接电阻若两次所测阻值相等，则表明B、C间只含有电阻若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明B、C间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极,根据前面所测结果，画出黑箱内电路使用完毕，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,特别提醒机械调零第一步，断开表笔调螺母指针指向时，根据阻值来选挡短接表笔指零欧姆，测时双手勿触阻中值附近去读数，测量阻值高精度勿忘得数乘倍率，用完拨回“OFF”挡,使用欧姆挡进行测电阻时的注意事项1为了提高测量的精度，在选择量程范围时，应尽可能使表针指示在满刻度的20%80%弧长范围内，表针愈靠近刻度线的中点(即满刻度的1/2)，测量的准确度愈高例如，测量1k左右的电阻，应选择100挡(这时表针指示在刻度线的中间位置，而不应选择10或1k挡(这时表针的指示远离中间位置),2每次变换电阻的挡位以后，都要重调欧姆零点，否则测量结果不准确如果旋动“调零旋钮”已无法使表针到达“0”位，则说明表内电池电压不足，应打开电表背面的电池盒盖板，换上同规格的新电池(注意电池的极性)3测量电路中的电阻时，应先切断电源如果待测电阻有并联支路存在，必须将待测电阻的一端脱开，然后再对它测量，否则电表的读数不是待测电阻的阻值，而是各支路电阻并联后的总阻值如果电路中有大电容器存在，必须先将电容器放电完毕以后，才能进行测量,4检查晶体管时，必须使用“100”或“1k”挡不能使用“1”或“10k”挡，因前者电流太大(100mA左右)，后者电压太高(9V)，都可能损坏晶体管5使用欧姆挡检查整流元件(晶体二极管)的正负极性时，必须注意到：万用电表内电池的“”极是与黑表笔(即表面的“”插孔)相连的因此电流是从黑表笔流出，经外接元件后再回到红表笔去如果忽视这一点，就会引起判断上的错误,6使用欧姆挡的间歇中，不要让两表笔短路，以免损耗电池表针长时间偏转，对电表的保养也不利7测电阻时，待测电阻要与电源以及其他电阻断开，且不能用手接触表笔8用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确认无电源后才能使用欧姆挡测量9使用完毕，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,2误差分析(1)在用多用电表测量电阻时可能测量值偏大，其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触电阻，或者在连续测量过程中，表笔接触时间过长，引起电表内电池电动势下降，内阻增加(2)电池老化对欧姆表的影响：一个多用电表的电池已使用很久了，但是转动旋钮时，仍可使表针调至零欧姆刻度，这时测出的电阻值R测与所测电阻的真实值R真相比较R测R真,题型一用多用电表测电阻例1一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是1、10、100.用10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6所示，则该电阻的阻值是_.,图6,解析表头指针偏转角度小，说明测量电阻的阻值偏大，应选择大倍率的挡，换挡后必须重新调零，由图刻度读出测量电阻的阻值为2.2103.答案100调零(或重新调零)2.2103,题后反思多用电表的欧姆挡与其他挡不一样，偏角越小阻值越大，应调换倍率更大的挡，且换挡后必须重新进行电阻调零,变式11(2009全国卷)某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处(3)将红、黑表笔_，进行欧姆调零(4)测反向电阻时，将_表笔接二极管正极，将_表笔接二极管负极，读出电表示数,(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘_(填“左侧”、“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)(6)测量完成后，将选择开关拨向_位置,解析：本题主要考查多用电表的使用，二极管的单向导电性，意在考查考生实验操作能力，分析实验现象的能力多用电表作为欧姆表使用时，除进行机械调零外，还要继续欧姆调零，因为欧姆调零的含义是所测得电阻阻值为零，故步骤(3)中可将红、黑表笔短接；多用电表作为欧姆表使用时，电表的内部有一个电源，且红表笔(插入“”插孔)与电池负极相连；,黑表笔(插入“”插孔)与电池正极相连，所以步骤(4)要测二极管的反向电阻时，应将红表笔接二极管的正极，将黑表笔接二极管的负极；因为欧姆表的表盘的刻度是不均匀的，越向左刻度越密，测量值越不准确，所以，在步骤(5)中应让电表指针尽量指向表盘的中央，测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于OFF挡位置答案：(3)短接(4)红黑(5)中央(6)OFF,题型二用多用电表探索黑箱问题例2如图7中所示，一只黑箱外有4个接线柱A，B，C，D，盒内有4个阻值都是6的电阻，分别通过导线接在接线柱上用多用电表欧姆挡测得各接线柱间的电阻值如下：RAB6，RACRAD10，RCDRBCRBD4.试画出黑箱内电阻的连接图,图7,解析这是一道解答黑箱问题的试题，由测量数据判断箱内电阻的连接情况,当RAB6时，说明A、B之间只有1个6的电阻与A，B两个接线柱连接；当RACRAD10，说明在A，C及A，D两组接线柱间除掉上面分析的1个6电阻外，还接有其他电阻其他电阻的总阻值为1064，要用6的电阻组合成4总阻值，只有从剩下的3个电阻来连接了，3个电阻串联或3个电阻并联都不行，只有2个电阻串联再与另外1个电阻并联后才可得到4的阻值这种连接又要顾及到RCDRBCRBD4，不能使任何2个接线柱间存在短路现象，故B，D之间，B，C之间，C，D之间都接了1个6的电阻，盒内电路如图7乙所示,答案如图7乙所示,题后反思黑箱问题是较难的问题之一，但是只要多接触这类问题，对多用电表测量两个接线柱之间的阻值，进行合理判断，然后综合几次测量的结果，进行全面思考，排除错误或浅层次的判断，即可作出合理、正确的判断,变式21如图8所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示请判定黑箱内的结构.,图8,解析：此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力定值电阻阻值与电流方向无关二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极,答案：黑箱内结构如图9所示,图9,1多用电表表头的示意图如图10所示在正确操作的情况下：,图10,(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_(4)若选择开关的位置如黑箭头所示，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依次为：_，_，_.,(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到_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_插孔流入电表答案：(1)直流电压1.24V(2)直流电流49mA(3)电阻1.7k(4)改用1k倍率，重新欧姆调零，测量、读数(5)OFF挡交流电压最高挡(6)红正,2(2010广东四校联考)某同学想通过一个多用表中的欧姆挡，直接去测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约为几十千欧)，该多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的选择开关拨至_挡先将红、黑表笔短接调零后，选用图11中_方式连接,图11,图12,在实验中，某同学读出欧姆表的读数为_，这时电压表的读数为_V，请你求出欧姆表电池的电动势为_V.,答案：1kA4.01045.08.75,3(2009上海高考)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十k的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上a将两表笔短接，调节R使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔,c旋转S使其尖端对准欧姆挡1kd旋转S使其尖端对准欧姆挡100e旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔_,根据图13所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_.,图13,(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是()A测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量B测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零,解析：(1)使用欧姆表时，指针指在“中值”附近较为准确由图知，中值电阻为30，而被测电阻Rx为几十千欧，故选用1k挡测量前必须调零实验完毕后，将选择开关拨至交流电压最高挡，故操作顺序应为：c、a、b、e.(2)指针偏角过大，说明电阻示数太小，即选用倍率过高，应换用倍率较小挡位，且重新调零，A正确利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，C正确,答案：(1)c、a、b、e30k(或30000)(2)A、C,4(2010山东高考)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图14所示闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E)：,图14,若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是_(填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“电键”)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障先将选择开关旋至_挡(填“欧姆100”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)，再将_(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是_、_、_.,解析：电流表示数为零，说明该电路某处有断路；电压表示数为E，说明电压表与电源接通完好，故可判断待测金属丝发生断路检查含有电源的工作电路，多用电表不能选择欧姆挡；直流电流挡量程太小(2.5mA)，且操作不方便(需串联在电路中)，故