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第十章 实验十五


实验十五 练习使用多用电表 要点归纳
一、实验目的 使用多用电表测电路中电流、电压和电阻. 二、实验原理 1.表盘外形如图 1 所示.上半部分为表头,表盘上有电流、 电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关, 它的四周刻有各种测量项目和量程.另外,还有欧姆表 的调零旋钮,指针定位螺丝和测试笔的插孔.

图1
点拨 第一行、第三行刻度

线不均匀,第二行为交、直流

电流和直流电压共用刻度.

2.挡位(如图2所示)

图2

(1)当S接通1或2时,表头与电阻并联,所以1、2为电流 挡,由于并联阻值的大小不同,量程也不同,1的量程 较大. (2)当S接通3或4时,接通内部电源,此时为欧姆挡,4 的倍率比3的倍率高. (3)当S接通5或6时,表头与电阻串联,此时为电压挡, 由于串联的阻值不同,6的量程比5的量程大. 3.二极管的单向导电性 晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,一 个叫正极,一个叫负极,它的符号如图3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.

图3

三、实验器材 多用电表一只、干电池若干节、电阻箱多个、定值电 阻多个、开关、小灯泡、二极管和导线若干. 四、实验步骤 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.按如图4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.按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.

图4

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 判断 目的 电源 电阻 应用挡位 电压挡 欧姆挡 现象 两接线柱正、反接时均无示数说 明无电源 两接线柱间正、反接时示数相同

二极管 电容器

欧姆挡 正接时示数很小,反接时示数很大 欧姆挡 指针先指“0 Ω”后逐渐增大到 “∞”,且指针摆动越来越慢 示数由“∞”逐渐减小到某一较小 固定示数

电感线圈 欧姆挡 五、数据处理

1.测电阻时,电阻值等于表针的示数与倍率的乘积,指针 示数的读数一般读两位有效数字. 2.测电流和电压时,如果表盘的最小刻度为1、0.1、0.01 等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻 度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度 位数相同即可.

六、误差分析 1.电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量 值偏大,要及时换电池. 2.欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差. 3.由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会 使误差增大,因此要选用恰当挡位,使指针指在中值附 近. 4.读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读 数. 七、注意事项 1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 (1)左∞右0:电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻 零刻度与电流、电压最大刻度重合.

(2)刻度不均匀:左密右疏. (3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数再乘以挡上的倍率.电 流、电压挡是量程范围挡. 在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记 “小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度 盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“∞”处). (4)欧姆表的读数 待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率.为了减小读数误 1 2 差,指针应指表盘 到 的部分,即中央刻度附近. 3 3

2.多用电表使用的“八大注意” (1)使用前要机械调零. (2)两表笔在使用时,电流总是“红入”、“黑出”. (3)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流、电 阻,还要分清是交流还是直流. (4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡. (5)刻度线有三条:上为电阻专用,中间为电流、电 压、交流、直流共用,下为交流2.5 V专用. (6)测电阻时 ①待测电阻与电路、电源一定要断开. ②两手一定不要同时接触两笔金属杆.

③指针指中值附近较准,否则换挡. ④每换一挡必须重新欧姆调零. ⑤读出示数要乘以倍率. (7)测电学黑箱时,一定要先用大量程电压挡判断其内部有 无电源,无电源方可用欧姆挡. (8)使用完毕,选择开关要置于OFF挡或交流电压最高挡, 长期不用应取出电池.

典例精析
例1 (2010· 四川理综) (1)用多用电表探测 图5所示黑箱发现:用直流电压挡测量, E、G两点间和F、G两点间均有电压, E、F两点间无电压;用欧姆挡测量, 黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接

图5

E点,红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点,阻值很 小,但反接阻值很大.那么,该黑箱内元件的接法可能是 下图中的__________.

(2)在物理兴趣小组活动中,一同学利用下列器材设计并完 成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验. 电压表V1 量程3 V 内阻约为900 Ω 电压表V2 量程10 V 内阻约为3 kΩ 电流表A 量程60 mA 内阻约为5 Ω 电源E1 电动势1.5 V 内阻约为0.2 Ω 电源E2 电动势4.5 V 内阻约为0.4 Ω 滑动变阻器(最大阻值为10 Ω)、粗细均匀的同种电阻丝、开 关、导线和刻度尺

其主要实验步骤如下: A.选取图中器材,按示意图 6 连接电路 B.用伏安法测定电阻丝的阻值 R C.用刻度尺测出电阻丝的长度 L D.依次减小电阻丝的长度,保持电路其 他部分不变,重复步骤 B、C E.处理数据,根据下列测量结果,找出 电阻丝阻值与长度的关系

图6

L(m) 0.995 6 0.804 9 0.598 1 0.402 1 0.195 8 R(Ω) 104.8 85.3 65.2 46.6 27.1

为使实验尽可能准确,请你对上述步骤中画线处加以改进. ①________________________________________; ②________________________________________.

解析

(1)由E、G两点之间与F、G之间有电压,说明黑箱

内有电源,且电源一定与G相连.因为利用欧姆表测量E、 F两点的电阻时,正、反向的电阻区别比较大,说明E、F 两点间有二极管,且E端接二极管的正极.由以上的分析可 得黑箱内的元件接法为B.(2)由于所选电压表的量程为3 V, 所以应改用电动势为4.5 V的电源E2.因被测电阻的电阻值发 生变化,为了减小实验误差,应根据实验情况,重新确定 电流表内外接法再测量电阻值.

答案 (1)B

(2)①电源改选E2

②判断电流表的内外接

法,作出相应调整

例2

在如图7所示的电路中,四节干电池串联,小灯泡A、

B的规格均为“3.8 V,0.1 A”.合上开关S后,无论怎样移动 滑动片,A、B灯都不亮.用多用电表的直流电压档检查故 障;

图7

(1)①现将多用电表的开关置于下列量程的______挡较为合 适(用字母序号表示) A.2.5 V 能是 A.A 灯丝断开 C.d、e 间连线断开 调零”. ①测试前,一定要将电路中的开关 S____________; ②测 c、d 间和 e、f 间电阻时,某次测试结果如图 8 所示, 读数为________. B.B 灯丝断开 D.B 灯被短路 B.10 V C.50 V D.250 V ( ) ②测得 c、d 间电压约为 5.8 V,e、f 间电压为 0,则故障可

(2)接着利用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表已经“欧姆

图8 答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②22 Ω

创新实验 例3 数字式万用表如图9(a)所示,是近些年来发展起来的高 科技数码产品,是传统的机械指针式仪表的更新换代产 品,数字表有很多独特的优点,具体表现在:

图9

测量精度高, 以型号为“DF930”普通数字表为例, 直流电压 和直流电流挡的测量精度为± 0.05%,欧姆挡精度为± 0.08%, 而常用指针式电压表电流表精度只有± 2.5%, 欧姆挡的精度更 低.数字表内阻非常理想,数字表“DF930”的电压挡所有量 程内阻高达 10 MΩ,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧 到几十千欧,内阻高出了 2~3 个数量级. 今有一块数字万用表“DF930”、一只滑动变阻器(0~30 Ω)、 两只开关、导线若干. 利用这些器材,尽量采用简单的方法,测量一节干电池的电 动势和内阻,要求分两步测量,首先测量电动势,待电动势 测得之后再测其内阻.

(1)连接万用表.在图(b)中电路的各个元器件已经连接妥 当,数字万用表的一个表笔也已经跟电路相连,请将另一只 表笔正确的接入电路. (2)操作步骤: ①将万用表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断 开开关________,闭合开关________,记录表的示数,反复 测量多次,示数的平均值记为X. ②将万用表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断 开开关________,闭合开关________,记录表的示数,设它 为Y,紧接着进行下面的操作:将万用表选择开关置于 ______挡,选择合适的量程,将开关S1与S2都闭合,记录表 的示数,设它为Z,把Y和对应的Z作为一组数据记录下来, 反复测量多次得到多组数据.

③________即为干电池的电动势.(填“X”、“Y”或“Z”) ④内阻的表达式r=________(用X、Y、Z表示),将步骤②测 得的多组数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池内阻的 值.

解析

本例题为一道信息实验题,实验目的即要测量电池的

电动势和内阻.很容易把人引到我们熟知的教材的万用表实 验和测量电池的电动势和内阻实验上去.实际上只要仔细审 题,从冗长的题干中,挖掘出两个关键信息:此万用表“测 量精度高”、“内阻非常理想”.其意为此万用表作为电压 表、电流表、欧姆表使用时,均可看作理想表.那么,将其 接到电池两端即可测量电池的电动势,将其接到电阻两端即 可测量电阻.问题也就迎刃而解了.

E 根据闭合电路欧姆定律:I= ,把万用表接到电池两端 R+r 即可测量电池的电动势E(X),再测出外电阻R(Y),电路电 Z 流I( Y ),代入公式即可求得内阻r.故(1)的答案为:将另一只 表笔接到b或c. (2)中①的答案依次为:电压;S1;S2. ②的答案依次为:欧姆;S2;S1;电压. ③的答案为:X. X-Z ④的答案为: Z Y. 答案 见解析

随堂巩固训练
1.(2009· 安徽理综)用多用电表进行了几次测量,指针分别 处于a和b的位置,如图10所示.若多用电表的选择开关 处于下面表格中所指的挡位.a和b的相应读数是多少? 请填在表格中.

图10

指针位置

选择开关所处挡位 直流电流100 mA

读数 ________mA 23.0

a 直流电压2.5 V b 电阻×100

0.57 ________V
320 ________Ω

2.(2009· 上海)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧 的电阻Rx,以下给出的最可能的实现操作步骤,其中S为 选择开关,P为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确的步骤前 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P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×1 k d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100 e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔____.

根据图11所示指针位置,此时被测电阻的阻值约为______ Ω.

图11

(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 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 `( ) A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至

解析

(1)使用欧姆表的步骤是:选挡、欧姆挡调零、测量

读数、将选择开关打在交流电压的最高挡或OFF挡.根据 被测电阻的阻值知,应选×1 k挡,根据欧姆表的读数规则 知读数为30×1 kΩ=30 kΩ. (2)测量电阻时,若指针偏角过大,说明被测电阻较小,应 选用倍率较小的挡位,A正确;测量时按规定红、黑表笔分 别插正、负插孔,但表笔只是两个测量的引线,本身并没 有正负,故调换不会影响测量结果,B错误;根据欧姆表的 使用规则,C正确;换挡重新调零,若测不同电阻,不用换 挡则不需要重新调零,D错误.

答案 (1)cabe 30 k(或30 000) (2)AC

3.(2008· 宁夏理综)图12为一正在测量中的多用电表表盘.

图12 (1)如果是用×10 Ω挡测量电阻,则读数为________ Ω. (2)如果是用直流10 mA挡测量电流,则读数为______ mA. (3)如果是用直流5 V挡测量电压,则读数为________ V.

解析 60 Ω.

(1)电阻读数要用刻度乘以挡位倍率,即6×10 Ω=

(2)用10 mA挡测量电流,每格刻度为0.2 mA,读数为 6 mA+5.9×0.2 mA=7.18 mA. (3)用5 V挡测电压,每格刻度为0.1 V,读数为3 V+5.9× 0.1 V=3.59 V.

答案

(1)60

(2)7.18

(3)3.59

4.(天津高考)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13所 示,则该电阻的阻值是______Ω.

图13

解析

表头指针偏转角度小,说明电阻值大,应换用大倍

率挡位,×100挡.换挡后要重新调零.由表盘知其读数为 2 200 Ω.

答案 ×100 调零(或重新调零) 2.2×103

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