物理人教版（浙江版）选修31学案第二章恒定电流8

8多用电表的原理知识内容多用电表的原理考试要求必考a课时要求1.知道欧姆表测量电阻的原理，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力.2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.3.知道欧姆表电路中电流的方向.一、欧姆表的原理[导学探究](1)电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，那么我们如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表？画出原理图．(2)当红、黑表笔短接时(如图1所示)，调节R的阻值，使指针指到满刻度，此时红、黑表笔之间电阻为多大？当红、黑表笔不接触时(如图2所示)，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时红、黑表笔之间电阻为多大？图1图2(3)当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时Rx与欧姆表内阻有什么关系？答案(1)可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表．(2)零无穷大(3)阻值相等[知识梳理]1．欧姆表的构造：表头、电源和可变电阻三部分组成．2．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成．3.测量原理如图3所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝eq\f(E,r＋Rg＋R1＋Rx).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34．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝eq\f(E,r＋Rg＋R1)，故欧姆表内电阻R内＝eq\f(E,Ig)＝r＋Rg＋R1.5．中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R1＝R内时，电流为I＝eq\f(E,Rx＋R1＋Rg＋r)＝eq\f(1,2)Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．6．欧姆表刻度盘特点：(1)如图4所示，当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”；当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”．图4(2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀(填“均匀”或“不均匀”)．(3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)当红、黑表笔断开时，表针指在欧姆表表盘上最右侧刻度处．(×)(2)当红、黑表笔短接时，表针指在欧姆表表盘上最左侧刻度处．(×)(3)欧姆表的刻度和直流电流、直流电压刻度一样都是均匀的．(×)(4)若欧姆表所用电池的电动势为3V，满偏电流为3mA，则欧姆表内阻为1000Ω.(√)二、多用电表1．多用电表的表盘表盘包括刻度和调节两个部分．如图5所示．图5(1)刻度部分：有三条主要刻度线，最上面是一条欧姆表的刻度，零刻度线在最右侧，从右至左读数增加，但刻度不均匀；第二条是电压和电流刻度线，零刻度线在左侧，从左至右读数均匀增加；第三条刻度线是交流低压刻度线，零刻度线在左侧，并且刻度不均匀．(2)调节部分：a.指针定位螺丝：它的作用是使指针指在左侧的零刻度线上．b.选择开关：它的作用是选择测量项目和量程，它带有箭头，箭头所指表明该表的作用和量程．c.欧姆调零旋钮：它的作用是，在多用电表当做欧姆表使用时，将红、黑表笔直接相接，调整指针使之指在欧姆表的零刻线．图示的右下侧是红、黑表笔的插孔．2．测量时，红表笔要插入＋插孔、黑表笔要插入－插孔，并通过转换开关接入待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用．3．电流进出电表的流向(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出，即“红进、黑出”．(2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；(3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极．电流仍然“红进、黑出”．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)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．(√)(2)用多用电表无论是测电压、电流还是电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势．(×)(3)多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的．(×)(4)用多用电表测电压、测电流和测电阻时，电流都是从红表笔流入的．(√)一、欧姆表测电阻的原理例1若某欧姆表表头的满偏电流为5mA，内装一节干电池，电动势为1.5V，那么该欧姆表的内阻为________Ω.待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电阻的阻值为________Ω.若指针指在满刻度的eq\f(3,4)处，则待测电阻的阻值为________Ω.答案300300100解析将红、黑表笔短接，调节调零电阻的阻值，当电流表指针满偏时Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0)，欧姆表的内阻R内＝Rg＋r＋R0＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5,5×10－3)Ω＝300Ω.当电流为eq\f(1,2)Ig时，有eq\f(1,2)Ig＝eq\f(E,R内＋Rx1)，即R内＋Rx1＝eq\f(2E,Ig)＝600Ω，故Rx1＝300Ω.当电流为eq\f(3,4)Ig时，有eq\f(3,4)Ig＝eq\f(E,R内＋Rx2)，即R内＋Rx2＝eq\f(4E,3Ig)＝400Ω，故Rx2＝100Ω.二、多用电表的改装原理例2(2016·温州龙湾中学期中)多用电表的下半部分如图6甲所示，标有“2.2V0.25A”字样的小灯泡已接入电路，当多用电表的两表笔分别与小灯泡两端的接线柱a、b相接(如图乙所示)，下列想法合理的是()图6A．若选择开关拨到“Ω”挡的“×1”处，可测量小灯泡的电阻B．若选择开关拨到“V”挡的2.5处，可测量小灯泡的电阻C．若选择开关拨到“V”挡的2.5处，可测量小灯泡两端的电压D．若选择开关拨到“mA”挡的250处，可测量小灯泡的电流答案C1．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()答案C解析选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项A、D电流表的负极接到了电源的正极，A、D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C对．2．关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是________．A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用同一刻度线B．电阻刻度线是不均匀的C．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应D．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应答案ABC3.如图7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7答案250Ω1000Ω解析因为R内＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5V,3mA)＝500Ω，I1＝eq\f(E,R内＋Rx1)，2mA＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx1)，所以Rx1＝250Ω.因为I2＝eq\f(E,R内＋Rx2)，1mA＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx2)，所以Rx2＝1000Ω.1．关于多用电表中的欧姆表，下列说法中正确的是()A．欧姆表是由电压表和电流表组合而工作的B．欧姆表是根据闭合电路欧姆定律而工作的C．被测电阻越大，欧姆表的指针偏转角度也越大D．与电流表和电压表一样，欧姆表的电阻刻度是均匀的答案B解析欧姆表是根据闭合电路欧姆定律测量电阻的，选项A错误，B正确；当Rx趋向于∞时，I＝0，则指针在最左端，同一挡测电阻时阻值越大偏角越小，选项C错误；虽然任何欧姆表的测量范围都是从0→∞，但越向左刻度越密，选项D错误．2．关于多用电表刻度盘上的刻度，下列说法正确的是()A．测量电压、电流和电阻时，所用的刻度都是均匀的B．测量电阻时，各挡位的测量范围都是0～∞，所以测量不需要选择挡位C．电阻挡的零刻线与电压挡的零刻线重合D．电阻挡的零刻线与电流挡的满刻线重合答案D解析直流电压和电流挡是均匀的，电阻挡是非均匀的，A错；不同的挡位中值电阻不同，为保证测量过程中使指针指在中值电阻附近，测电阻时需要选择不同的挡位，B错；根据欧姆表的原理可知电阻挡的零刻线与电流挡、电压挡的满刻线重合，C错，D对．3．下列说法中正确的是()A．欧姆表的每一挡测量范围都是0到∞B．用欧姆表的不同挡测量同一电阻的阻值，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时，误差越大D．用欧姆表测电阻，选不同量程时，指针越靠近右边误差越小答案A解析根据改装原理，电阻为零对应电流的最大值即满偏值，电阻为∞对应电流为零，因指针表示的电流可以从零到最大变化，则电阻可测量的范围为零到∞，且每一挡均可，A正确；使用欧姆表时，指针指中央附近误差较小，用不同挡指针的偏角不同，误差大小也不同，B、C错误；选不同量程时，均是指针指到中央附近误差较小，D错误．4．用欧姆表测一个电阻的阻值R，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定()A．R＝150Ω B．R＝1500ΩC．1000Ω＜R＜1500Ω D．1500Ω＜R＜2000Ω答案C解析表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1000Ω＜R＜1500Ω，故选C.5．如图1所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ.图1答案红5解析由I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)及Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r)，且指针指中央，I＝eq\f(1,2)Ig＝150μA，联立解得Rx＝5kΩ.6.如图2所示是欧姆表的工作原理图．图2(1)若表头的满偏电流为Ig＝500μA，干电池的电动势为1.5V，求灵敏电流表的电流刻度值为50μA、250μA时对应的欧姆表的电阻值．(2)这个欧姆表的总内阻为______Ω，表针偏转到满刻度的eq\f(1,3)时，待测电阻为______Ω.答案(1)2.7×104Ω3×103Ω(2)30006000解析(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路的欧姆定律得，调零时：Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R0)，所以欧姆表的总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝eq\f(E,Ig)