高中物理人教版选修3-1第二章第八节多用电表的原理学案1

2.8多用电表的原理学习目标1.了解欧姆表的内部结构和刻度特点。2.通过对欧姆表的讨论,进一步提高应用闭合电路的欧姆定律分析问题的能力,知道欧姆表测量电阻的原理。3.理解多用电表的基本结构,知道多用电表的测量功能。知识梳理1.欧姆表是用电流表根据闭合电路的①欧姆定律改装的。它的构造和原理如图所示。是内阻为Rg、满偏电流为Ig的②电流表。电池的电动势是E、内阻是r,R是可变电阻,也叫③调零电阻。2.图示是一种多用电表外形图,表的上半部分为表盘,下半部分是选择开关,开关周围标有测量功能的区域及量程。将选择开关旋转到电流挡,多用电表内的④电流表电路就被接通;选择开关旋转到电压挡或电阻挡,表内的⑤电压表电路或⑥欧姆表电路就被接通。使用前应调整“指针定位螺丝”,使指针指到⑦零刻度。在不使用多用电表时,应将旋转开关旋到⑧OFF挡或⑨交流电压最高挡。若长期不使用,应将电池取出。3.多用电表不但有指针式的,也有数字式的,数字电表的测量值以⑩数字形式直接显示,使用方便。重难点探究探究1:探究电流表能否改装为欧姆表(重点探究)研究本节教材中的例题,结合相关内容与图示(保持题中可变电阻R1=142Ω不变),回答下列问题。(1)若将A、B断路(即A、B间电阻无穷大),则电流表指针指向多少刻度的位置?此处所标电阻刻度值为多大?(2)通过以上计算,说说如何将该电流表转换成直接测量电阻的仪表。动手画一个0~10mA的表盘,并标出各个电流对应的电阻值,并把它改成一个欧姆表。探究2:欧姆表原理阅读教材相关内容并参考教材“图2.82(欧姆表电路)”及“图2.83(电流表、欧姆表和电压表的示意图)”,回答下列问题。(1)欧姆表内部由哪些主要元件构成?它与电流表、电压表相比多出了哪个重要元件?(2)简述欧姆表测量原理,欧姆表的刻度是均匀的吗?为什么?探究3:认识多用电表参照教材“图2.85多量程多用电表示意图”,回答下列问题。(1)如果把选择开关调到3(或者4)位置上,把待测电阻接在红、黑表笔之间测其电阻,那么电流是从哪个表笔流出、哪个表笔流入电表呢?此时在多用电表内部流过表头的电流方向如何?(2)为了保证表头中指针的偏转方向不变,用多用电表测量电压、电流时,应该把哪支表笔接在待测电路中电势较高的位置、把哪支表笔接在待测电路中电势较低的位置?基础检测1.图甲是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图乙中的()。甲乙2.一个由满偏电流为3mA的电流表改装而成的欧姆表,调零后用它测量500Ω的标准电阻时,指针恰好在刻度盘正中间,如果用它测量一个未知电阻时,指针在1mA处,则被测电阻为()。A.1000ΩB.5000ΩC.1500ΩD.2000Ω3.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B.无论用多用电表测量电压、电流还是电阻,红表笔的电势都高于黑表笔的电势C.多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的D.用多用电表测电压、电流或电阻时,电流都是从红表笔流入的4.如图所示,依次用多用电表测直流电压U和测电阻R,若红表笔插入多用电表的正(+)插孔,则()。A.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流也从红表笔流出多用电表B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流也从红表笔流入多用电表C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表D.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表拓展探究拓展一、欧姆表的原理1.某同学想用以下器材组装一只欧姆表,并比较精确地测量一只电阻的阻值(约几千欧)。A.电流计,满偏电流为1mA,内阻为20ΩB.电流计,满偏电流为0.6A,内阻为5ΩC.电动势15V、内阻5Ω的直流电源D.电动势3V、内阻3Ω的直流电源E.最大阻值为5000Ω的滑动变阻器F.最大阻值为100Ω的滑动变阻器(1)以上器材应选用(填字母),并在虚线框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图。

(2)欧姆表调零后,滑动变阻器被接入电路部分的阻值为Ω。

(3)若用此欧姆表测量电阻,发现指针指在满偏电流的三分之一处,则此电阻的阻值约为Ω。

(4)如果电池长期未用,导致内阻增大,电动势基本不变,且仍能正常调零,这将导致测量的结果。(填“偏大”“偏小”或“准确”)

2.图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,串联的定值电阻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()。A.30kΩ~80kΩ B.3kΩ~8kΩC.300kΩ~800Ω D.30kΩ~80Ω拓展二、多用电表的结构3.图示是一个多量程多用电表的简化电路图,图中两个电源电动势相比较,E>E'。选择开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流?哪个量程更大?调到哪两个位置上多用电表测量的是电压?哪个量程更大?调到哪两个位置上多用电表测量的是电阻?哪个倍率更大?答案知识梳理①欧姆定律②电流③调零④电流表电路⑤电压表电路⑥欧姆表电路⑦零刻度⑧OFF⑨交流电压⑩数字重难点探究探究1:(1)若将A、B断路,电流表表头指针指0,此处所标电阻刻度值为∞。(2)将电流表的“0mA”刻度线标为“∞”,“10mA”刻度线标为“0Ω”,“5mA”刻度线标为“150Ω”,其他电流刻度按R=(150)Ω的规律转换为电阻的标度。这样,电流表就改装成了直接测电阻的仪器,如图所示。探究2:(1)欧姆表内主要元件有电流表、变阻器R1及电源E。它与电流表、电压表相比多了一个电源E。(2)欧姆表的测量原理是闭合电路的欧姆定律,由I=可知,保持Rg、R1、r不变,则每一个Rx的值都对应一个确定的电流I的值,因此只要把电流表上对应Rx值的电流的刻度改为阻值Rx,即成为欧姆表。欧姆表的刻度不是均匀的,这是因为电流I与Rx之间不是一次函数关系。探究3:(1)如果把选择开关调到3(或者4)位置上,把待测电阻接在红、黑表笔之间测其电阻值,由电源中的正、负极可知电流是从黑表笔B流出、红表笔A流入电表。从此可以看出在多用电表内电流是从其左边流进表头,从其右边流出。(2)为了保证表头中指针的偏转方向不变,用多用电表测量电压、电流时,也必须使电流是从其左边流进表头,从其右边流出,所以应该把红表笔接在待测电路中电势较高的位置,把黑表笔接在待测电路中电势较低的位置。基础检测1.A2.A3.AD4.B拓展探究1.(1)ADE电路图见解析(2)2977(3)6000(4)准确【解析】(1)选取器材要能够满足欧姆表调零的要求,即:I=。调节滑动变阻器的滑片时,当滑动变阻器的阻值最大时,电流应小于电流表的满偏电流Ig,综合考虑应选A、D、E。欧姆表的内部电路结构图如图所示。(2)欧姆表调零时,由闭合电路欧姆定律得:E=Ig(r+Rg+R)代入数据解得:R=2977Ω。(3)测量电阻时,由闭合电路欧姆定律得:E=I(R+Rg+r+Rx),由题意得I=代入数据解得:Rx=6000Ω。(4)由于电池的电动势不变,根据上面的分析可知,测量的结果准确。2.B【解析】用欧姆挡测量电阻时,指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确。当电流最大时,由Ig=,解得欧姆表的内阻R内==Ω=5000Ω用它测量电阻Rx时,当指针指在表盘中央时有Ig=,解得Rx=R内=5000Ω故能准确测量的阻值范围是5kΩ附近。选项B正确。3.见解析【解析】选择开关S调到1、2两个位置上,多