第 七 章 恒 定 電 流實驗十練習使用多用電表 基礎梳理一、實驗目的1了解多用電表的構造和原理，掌握多用電表的使用方法2會使用多用電表測電壓、電流及電阻3會用多用電表探索黑箱中的電學元件 二、實驗原理1表盤多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個量程外形如下圖所示：上半部為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部為選擇開關，它的四周刻有各種測量項目和量程另外，還有歐姆調零旋鈕、指針定位螺絲和測試筆的插孔由于多用電表的測量項目和量程比較多，而表盤的空間有限，所以并不是每個項目的量程都有專門的標度，有些標度就屬于共用標度，如上圖中的第二行就是交、直流電流和直流電壓共用的標度 2擋位如圖所示，多用電表是由一只小量程的電流表與若干元件組成的，每進行一種測量時，只使用其中一部分電路，其他部分不起作用 (1)當S接通1或2時，表頭與電阻并聯(lián)，所以1、2為電流擋，由于并聯(lián)阻值的大小不同，量程也不同，1的量程較大(2)當S接通3或4時，接通內部電源，此時為歐姆擋，4的倍率比3的倍率高(3)當S接通5或6時，表頭與電阻串聯(lián)，此時為電壓擋，由于串聯(lián)的阻值不同，6的量程比5的量程大 三、實驗器材多用電表、直流電源、開關、二極管、定值電阻(大、中、小)三個、電學黑箱、干電池、小電珠、導線若干 四、誤差分析1電池用舊后，電動勢會減小，內電阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換新電池2歐姆表的表盤刻度不均勻，估讀時易帶來誤差，要注意其左密右疏特點3由于歐姆表刻度的非線性，表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大，因此要選用恰當擋位，使指針指中值附近 4測電流、電壓時，由于電表內阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實值5讀數(shù)時的觀測易形成偶然誤差，要垂直表盤正對指針讀數(shù) 五、注意事項1.表內電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“”孔，黑表筆插入“”孔，注意電流的實際方向2.區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”機械零點是表盤刻度左側的“0”位置，調整的是表盤下邊中間的定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置，調整的是歐姆擋的調零旋鈕3.測電壓時，多用電表應與被測元件并聯(lián)；測電流時，多用電表應與被測元件串聯(lián) 4.測量電阻時，每變換一次擋位都要重新進行歐姆調零5.由于歐姆表盤難于估讀，測量結果只需取兩位有效數(shù)字，讀數(shù)時注意乘以相應量程的倍率6.使用多用電表時，手不能接觸測試筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更應注意不要用手接觸測試筆的金屬桿7.測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結果，甚至可能損壞電表 8.如果長期不用歐姆表，應把表內電池取出9.在研究二極管的單向導電性時，切記在二極管正向導通的情況下電路中必須連有燈泡或其他用電器，不能只連接一個二極管，否則極易燒壞二極管 方法規(guī)律一、實驗操作要領1觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程2檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置若不指零，則可用小螺絲刀進行機械調零3將紅、黑表筆分別插入“”“”插孔4如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小電珠兩端的電壓 5如圖乙所示連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小電珠的電流 6利用多用電表的歐姆擋測三個定值電阻的阻值，將測量值和真實值進行比較7研究二極管的單向導電性，利用多用電表的歐姆擋測二極管兩個引線間的電阻，確定正負極8探索黑箱內的電學元件.判斷目的應用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù)，說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同 判斷目的應用擋位現(xiàn)象二極管歐姆擋正接時示數(shù)很小，反接時示數(shù)很大電容器歐姆擋指針先指“0”后逐漸增大到“”，且越來越慢電感線圈歐姆擋示數(shù)由“”逐漸減小到某一較小固定示數(shù) 二、數(shù)據(jù)處理1測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字2測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數(shù)時應讀到最小刻度的下一位，若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可. 三、使用多用電表要注意“十忌”(1)忌不調零就使用多用電表(2)忌搞錯連接方式，測電壓需并聯(lián)，測電流需串聯(lián)(3)忌搞反直流電流方向，直流電要從正極測試筆插孔流入，從負極測試筆插孔流出(4)忌用手接觸測試筆的金屬桿，特別在測電阻時，更應注意不要用手接觸測試筆的金屬桿(5)忌用直流電擋位測交流電(6)忌不進行歐姆表調零，或換歐姆擋量程后不調零，就用多用表測電阻 (7)忌把電阻同其他電路連在一起進行測量(8)忌只看讀數(shù)不乘倍率(9)忌把電池裝在多用電表內長期不用(10)多用電表不用時，忌選擇開關置于歐姆擋 四、用多用電表探測黑箱內元件的基本思路 典例1(2015上海卷，27)如圖是一個多用表歐姆檔內部電路示意圖電流表滿偏電流0.5 mA、內阻10 ；電池電動勢1.5 V、內阻1 ；變阻器R0阻值05 000 . (2)該歐姆表換了一個電動勢為1.5 V，內阻為10 的電池，調零后測量某電阻的阻值，其測量結果_(選填“偏大”或“偏小”或“準確”) (2)該歐姆表換了一個電動勢為1.5 V，內阻為10 的電池，調零后測量某電阻的阻值的測量結果準確，因為電源的內阻的變化，可以通過調零電阻的阻值的變化來抵消答案(1)小290(2)準確 考向二多用電表的使用讀數(shù)典例2(2016杭州模擬)在“練習使用多用電表”實驗中，某同學進行了如下的操作：(1)用多用電表電阻擋測量某一電阻的阻值時，該同學先用大拇指和食指緊捏紅、黑表筆進行歐姆調零(如圖a所示)，然后用兩表筆接觸待測電阻的兩端(如圖b所示)，這兩步操作是否合理？_(選填“a合理”“b合理”或“都不合理”) (2)用多用電表電流擋測量電路中電流，該同學將選擇開關置于直流“50 mA”擋，連接的電路如圖c所示，圖中多用電表測定的是_(選填“甲電阻的電流”“乙電阻的電流”或“總的電流”)，測得的值是_(3)該同學要測量多用電表直流2.5 V擋的內阻RV(約為20 k)除此多用電表外，還有以下器材：直流電源一個(電動勢E為2 V，內阻可忽略不計)，電阻一個(阻值R為10 k)，電鍵一個，導線若干要求： 解題引路(1)圖a和圖b中，將人體電阻并入電路中的是_，所以產生實驗誤差(2)畫出圖c的電路圖(3)測量直流2.5 V擋的內阻時，可將多用電表視為_ 提示：(1)圖b(2) 多用電表的讀數(shù)技巧測電阻時(歐姆擋)讀數(shù)：除非指針指在刻度盤處每個小格表示1 時，要估讀到下一位，其余情況都不用估讀，電阻值等于指針示數(shù)與所選倍率的乘積測電壓、電流時的讀數(shù)，要注意其量程，根據(jù)量程確定精確度，精確度是1、0.1、0.01時要估讀到下一位，精確度是2、0.02、5、0.5等時，不用估讀到下一位 考向三用多用電表檢查電路故障典例3(2014重慶卷，6)某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖1所示，該電路用標稱值12 V的蓄電池為電源，導線及其接觸完好維修人員使用已調好的多用表直流50 V擋檢測故障他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點 (1)斷開開關，紅表筆接a點時多用表指示如圖2所示，讀數(shù)為_V，說明_正常(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)(2)紅表筆接b點，斷開開關時，表針不偏轉，閉合開關后，多用表指示仍然和圖2相同，可判定發(fā)生故障的器件是_(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈) 解析(1)因用直流50 V擋檢測，故滿偏時電壓為50 V，刻度均勻，在圖示位置時，讀數(shù)為11.5(11.211.8之間的值均可)V，說明蓄電池正常(2)紅表筆接b點，斷開開關，指針不偏轉，閉合開關后多用表讀數(shù)與原來相同，說明保險絲、開關均正常，發(fā)生故障的器件只能為小燈答案(1)11.5(11.211.8之間的值均可)蓄電池(2)小燈 考向四創(chuàng)新實驗設計典例4如圖所示的黑箱中有三只完全相同的電學元件，小明使用多用電表對其進行探測 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間是否存在電源時，一表筆接a，另一表筆應_(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b，同時觀察指針偏轉情況(3)在判定黑箱中無電源后，將選擇開關旋至“1”擋，調節(jié)好多用電表，測量各接點間的阻值測量中發(fā)現(xiàn)，每對接點間正、反向阻值均相等，測量記錄如下表兩表筆分別接a、b時，多用電表的示數(shù)如圖所示 請將記錄表補充完整，并畫出一種可能的電路.兩表筆接的接點多用電表的示數(shù)a、b _a、c 10.0 b、c 15.0 解析(1)多用電表使用前應進行機械調零，機械調零部件為A.(2)使用多用電表測量電壓時，為保證電表不被損壞往往要進行試觸，即讓兩表筆進行短暫接觸，觀察指針偏轉情況，若持續(xù)接觸則有可能損壞電表 (3)黑箱中無電源且每對接點間正、反阻值相等，由多用電表讀數(shù)可知所缺數(shù)據(jù)為5.0 ，由a、b間電阻為5.0 ，a、c間為10.0 ，b、c間為15.0 知，電路為a、b間5.0 的電阻與a、c間10.0 的電阻串聯(lián)而成，故可能的電路圖如圖所示 高考命題常涉及的幾種創(chuàng)新角度一、本題創(chuàng)新點分析1源于教材本例同樣考查了多用電表的使用方法2高于教材本例進一步考查了用多用電表探測黑箱內的電學元件 二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新實驗目的的創(chuàng)新1應用多用電表還可以檢測電路故障，判定電路是否發(fā)生斷路或短路，則該實驗應如何操作？提示：(1)如果電壓表示數(shù)為零，說明電壓表上無電流通過，則可能電壓表所在支路有斷路，或并聯(lián)路段內有短路(2)如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表上有電流通過，則在并聯(lián)路段之外無斷路，或并聯(lián)路段內無短路(3)用電流表同樣可按上述方法檢測電路故障，因為無論是應用電壓表還是應用電流表，目的是檢測電路的通與斷 2用多用電表鑒別電阻、電容器和電感器，應如何操作？提示：將多用電表選擇開關旋到歐姆擋，用兩表筆接觸電學元件，若發(fā)現(xiàn)指針示數(shù)穩(wěn)定，則說明元件為電阻；若發(fā)現(xiàn)指針迅速向右擺動，而后慢慢轉到表盤左端，則說明元件為電容器；若發(fā)現(xiàn)指針從左端慢慢轉到右端，則說明元件為電感器 頻考一多用表的使用及讀數(shù)1在實驗室，某同學用多用電表粗測一段樣品的電阻經正確操作后，用“100 ”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉情況如圖所示，則他應該換用_擋(填“10 ”或“1 k”)重新測量換擋后，在測量前應_ 解析用“100 ”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉較小，說明待測電阻阻值較大，他應該換用“1 k”擋重新測量，換擋后，在測量前應重新歐姆調零答案1 k重新歐姆調零 2(2016江蘇蘇南四校聯(lián)考)指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器，請完成下列問題：(1)在使用多用電表測量時，指針的位置如圖(a)所示，若選擇開關撥至“1”擋，則測量的結果為_；若選擇開關撥至“50 mA”擋，則測量結果為_ (2)多用電表測未知電阻阻值的電路如圖(b)所示，電池的電動勢為E、內阻為r，R0為調零電阻，Rg為表頭內阻，電路中電流I與待測電阻的阻值Rx關系圖象如圖(c)所示，則該圖象的函數(shù)關系式為_ (3)下列根據(jù)圖(c)中IRx圖線做出的解釋或判斷中正確的是()A因為函數(shù)圖線是非線性變化的，所以歐姆表的示數(shù)左大右小B歐姆表調零的實質是通過調節(jié)R0使Rx0時電路中的電流IIgCRx越小，相同的電阻變化量對應的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏D測量中，當R x的阻值為圖(c)中的R2時，指針位于表盤中央位置的左側 頻考二用多用表檢測線路故障3(2014重慶理綜)某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖所示，該電路用標稱值12 V的蓄電池為電源，導線及其接觸完好維修人員使用已調好的多用表直流50 V擋檢測故障他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路中的a、b點 解析(1)斷開開關，多用電表接a、c點可以看作直接測量蓄電池的電動勢，讀數(shù)接近標稱值，說明蓄電池正常(2)閉合開關，多用電表接b、c點，測量結果應當是小燈兩端的電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律UEIr，這個值應當小于電源電動勢但實際測量結果和(1)中相等，說明bc段存在斷路情況，出現(xiàn)故障的應是小燈 4在如圖所示的電路中，四節(jié)干電池串聯(lián)作為電源，小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8 V0.3 A”，合上開關S后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑動片，A、B燈都不亮 (1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障選擇開關置于下列量程的_擋較為合適(用字母序號表示)A2.5 VB10 VC50 V D250 V (2)接著利用歐姆表的“1”擋測電阻，歐姆表經過歐姆調零測試前，一定要將電路中的開關S_；測c、d問和e、f間的電阻時，某次測量結果如圖所示，讀數(shù)為_，此時測量的是_間電阻根據(jù)小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為_，它不等于測量值，原因是：_. 頻考三綜合應用5(2015廣東理綜，34(2)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內阻約為3 k)、電流表(內阻約為1 )、定值電阻等