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實(shí)驗(yàn)十一　練習(xí)使用多用電表
目標(biāo)要求 　1.了解多用電表的構(gòu)造和工作原理.2.會(huì)用多用電表測(cè)量電壓、電流.3.測(cè)量定值電阻和二極管的正負(fù)極.4.會(huì)用多用電表進(jìn)行簡(jiǎn)單的電路故障分析．
實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備
1．認(rèn)識(shí)多用電表
(1)多用電表可以用來(lái)測(cè)量電流、電壓、電阻等，并且每一種測(cè)量項(xiàng)目都有幾個(gè)量程．

圖1
(2)外形如圖1所示：上半部分為表盤(pán)，表盤(pán)上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開(kāi)關(guān)，它的四周刻有各種測(cè)量項(xiàng)目和量程．
多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)．
2．用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓和電流
按如圖2甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)小燈泡兩端的電壓．

圖2
按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流．

3．用多用電表測(cè)定值電阻的阻值
(1)原理
電路圖



I與Rx的對(duì)應(yīng)關(guān)系 相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使I＝Ig＝ERg＋r＋R，即表頭滿偏(Rg＋r＋R是歐姆表的內(nèi)阻) 相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝∞，此時(shí)I＝0，指針不偏轉(zhuǎn) 待測(cè)電阻為Rx，I＝ERg＋r＋R＋Rx，指針指到某確定位置
刻度
特點(diǎn) 表頭電流滿偏I(xiàn)g處，對(duì)應(yīng)歐姆表零刻度(右側(cè)) 表頭電流I＝0處，對(duì)應(yīng)歐姆表∞刻度(左側(cè)) 表頭電流I與電阻Rx一一對(duì)應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤(pán)刻度不均勻

(2)測(cè)量步驟
①估測(cè)待測(cè)電阻值．
②歐姆擋調(diào)零．
③將被測(cè)電阻接在紅黑表筆之間．
④讀數(shù)：指針示數(shù)乘以倍率．
⑤使用完畢：選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池．
(3)注意事項(xiàng)
①區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”．機(jī)械零點(diǎn)是表盤(pán)刻度左側(cè)的“0”位置，機(jī)械調(diào)零對(duì)應(yīng)的是表盤(pán)下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點(diǎn)是指刻度盤(pán)右側(cè)的“0”位置，歐姆調(diào)零對(duì)應(yīng)的是歐姆調(diào)零旋鈕．
②使指針指在中值附近，否則換擋．
③測(cè)電阻時(shí)每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零．
④手不能接觸表筆的金屬桿．
⑤測(cè)量電阻時(shí)待測(cè)電阻要與其他元件和電源斷開(kāi)．
4．用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻
(1)認(rèn)識(shí)二極管：晶體二極管由半導(dǎo)體材料制成，它的符號(hào)如圖3所示，左端為正極，右端為負(fù)極．

圖3
特點(diǎn)：當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)電阻很小，當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)電阻很大．
(2)用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻
①測(cè)二極管正向電阻：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)選至低倍率的歐姆擋，歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的正極，紅表筆接觸二極管的負(fù)極(如圖4甲)．
②測(cè)二極管反向電阻：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)選至高倍率的歐姆擋，歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的負(fù)極，紅表筆接觸二極管的正極(如圖乙)．

圖4
使用二極管前，常常需要辨明它的正負(fù)極，若標(biāo)識(shí)模糊，可用歐姆表測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的電阻判斷二極管的正負(fù)極．
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
　　　　　 歐姆表的原理和使用

例1 　圖5(a)為多用電表的示意圖，其中S、K、T為三個(gè)可調(diào)節(jié)的部件，現(xiàn)用此電表測(cè)量一阻值約1 000 Ω的定值電阻．

圖5
(1)測(cè)量的某些操作步驟如下：
①調(diào)節(jié)可調(diào)部件________，使電表指針停在________(選填“電流0刻度”“歐姆0刻度”)位置．
②調(diào)節(jié)可調(diào)部件K，使它的尖端指向________(選填“×1 k”“×100”“×10”“×1”)位置．
③將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)可調(diào)部件________，使電表指針指向________(選填“電流0刻度”“歐姆0刻度”)位置．
④將紅、黑表筆筆尖分別接觸待測(cè)電阻的兩端，當(dāng)指針?lè)€(wěn)定后，讀出表頭的示數(shù)，如圖(b)所示，再乘以可調(diào)部件K所指的倍率，得出該電阻的阻值Rx＝________.
⑤測(cè)量完畢，應(yīng)調(diào)節(jié)可調(diào)部件K，使它的尖端指向“OFF”或交流電壓“×500”位置．
(2)歐姆擋進(jìn)行調(diào)零后，用“×10”擋測(cè)量另一個(gè)阻值未知的電阻，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則下列說(shuō)法和做法中正確的是________．
A．這個(gè)電阻的阻值較小
B．這個(gè)電阻的阻值較大
C．為測(cè)量更準(zhǔn)確些，電表應(yīng)當(dāng)換用歐姆“×1”擋，并且重新調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量
D．為測(cè)量更準(zhǔn)確些，電表應(yīng)當(dāng)換用歐姆“×100”擋，并且重新調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量
答案　(1)①S　電流0刻度?、凇?00?、跿　歐姆0刻度　④1 100 Ω　(2)BD


　　　　　 多用電表的原理和使用

例2 　(2017·全國(guó)卷Ⅲ·23)圖6(a)為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭 的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開(kāi)關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA 擋，歐姆×100 Ω擋．


圖6
(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接．
(2)關(guān)于R6的使用，下列說(shuō)法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．
A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)左端電流“0”位置
B．使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置
C．使用電流擋時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤(pán)右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
(4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_(kāi)_________；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)_______；若此時(shí)B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)___________．(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA
1．10 kΩ　2.94 V
解析　(1)當(dāng)B端與“3”連接時(shí)，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接．
(2)在使用多用電表之前，調(diào)整表頭指針定位螺絲使電表指針指在表盤(pán)左端電流“0”位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B正確；使用電流擋時(shí)，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)節(jié)無(wú)效，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．
(3)根據(jù)題給條件可知，當(dāng)B端與“2”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時(shí)為量程1 mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，RgR1＋R2＝1－0.250.25＝31，解得R1＋R2＝160 Ω.
當(dāng)B端與“4”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時(shí)為量程1 V的電壓擋，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后的總電阻為120 Ω，兩端電壓為0.12 V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知：R4兩端電壓為0.88 V，則R4電阻為880 Ω.
(4)若此時(shí)B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表使用，量程為2.5 mA，讀數(shù)為1.47 mA.
若此時(shí)B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11×100 Ω＝1.10 kΩ.
若此時(shí)B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5 V，讀數(shù)為2.94 V.

　　　　　 使用多用電表測(cè)量二極管

例3 　(2020·浙江名校協(xié)作體模擬)錢(qián)華同學(xué)的爸爸是個(gè)電氣工程師，錢(qián)華經(jīng)常看到爸爸用多用電表進(jìn)行一些測(cè)量．在高中物理課堂上學(xué)習(xí)了多用電表的用法之后，爸爸給他出了一道題目，讓他通過(guò)測(cè)量找到發(fā)光二極管的負(fù)極．
(1)錢(qián)華同學(xué)做了如下兩步具體的操作：第一，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”擋，經(jīng)過(guò)________之后，他把紅表筆接在二極管的短管腳上，把黑表筆接在二極管的長(zhǎng)管腳上，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光；然后他將兩表筆的位置互換以后，發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光．這說(shuō)明二極管的負(fù)極是________(選填“長(zhǎng)管腳”或“短管腳”)所連接的一極．
(2)錢(qián)華同學(xué)的好奇心一下子就被激發(fā)起來(lái)了，他琢磨了一下，然后又依次用電阻擋的“×1擋”、“×10擋”、“×100擋”、“×1 k擋”分別進(jìn)行了二極管導(dǎo)通狀態(tài)的準(zhǔn)確的測(cè)量，他發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光的亮度越來(lái)越________(選填“大”或“小”)，請(qǐng)幫助他分析一下具體的原因：_____________________________________________________________
答案　(1)歐姆調(diào)零　短管腳　(2)小　原因見(jiàn)解析
解析　(1)在測(cè)量電阻時(shí)，選擇擋位后首先要進(jìn)行歐姆調(diào)零；二極管發(fā)光時(shí)處于正向?qū)顟B(tài)，因?yàn)楹诒砉P所接的長(zhǎng)管腳為二極管的正極，故短管腳為負(fù)極．
(2)從×1擋、×10擋、×100擋到×1 k擋，多用電表的內(nèi)阻越來(lái)越大，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝ER＋RΩ可知，通過(guò)二極管的電流越來(lái)越小，根據(jù)P＝I2R可知二極管的亮度越來(lái)越?。?br />
1.如圖7是一個(gè)多用電表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖．電流表滿偏電流為0.5 mA，內(nèi)阻為10 Ω；電池電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為1 Ω；滑動(dòng)變阻器阻值為0～5 000 Ω.

圖7
(1)該歐姆表的刻度值是按電池電動(dòng)勢(shì)為1.5 V標(biāo)定的，當(dāng)電池的電動(dòng)勢(shì)下降到1.45 V、內(nèi)阻增大到4 Ω時(shí)仍可調(diào)零，調(diào)零后R0的阻值將變________(選填“大”或“小”)；若測(cè)得某電阻阻值為300 Ω，則這個(gè)電阻的真實(shí)值是________ Ω.
(2)該歐姆表?yè)Q了一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V、內(nèi)阻為10 Ω的電池，調(diào)零后測(cè)量某電阻的阻值，其測(cè)量結(jié)果________(選填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)．
答案　(1)小　290　(2)準(zhǔn)確
解析　(1)電池的電動(dòng)勢(shì)減小、內(nèi)阻增大時(shí)，要使表頭的示數(shù)仍為原來(lái)的大小，則R0的阻值應(yīng)該變?。灰?yàn)樵摎W姆表的刻度值是按電池電動(dòng)勢(shì)為E＝1.5 V設(shè)置的，所以測(cè)得某電阻阻值為300 Ω時(shí)，電流表中的電流I＝ER＋RΩ，其中RΩ＝EIg，當(dāng)電池電動(dòng)勢(shì)下降到E′＝1.45 V時(shí)，此時(shí)歐姆表內(nèi)阻RΩ′＝E′Ig，由閉合電路歐姆定律得I＝E′R′＋RΩ′，解得真實(shí)值R′＝290 Ω.
(2)若電池的內(nèi)阻變大，歐姆調(diào)零后的中值電阻不變，故測(cè)量的結(jié)果仍是準(zhǔn)確的．
考點(diǎn)二　拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
　　　　　 歐姆表檢測(cè)電路故障

斷開(kāi)電路，用多用電表的歐姆擋測(cè)量待測(cè)部分的電阻，若檢測(cè)部分示數(shù)正常，說(shuō)明兩點(diǎn)間電路正常；若檢測(cè)部分電阻很小(幾乎為零)，說(shuō)明該部分短路；若檢測(cè)部分指針幾乎不動(dòng)，說(shuō)明該部分有斷路．
例4 　(1)某同學(xué)按如圖8所示的電路圖連接元件后，閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)A、B燈都不亮．該同學(xué)用多用電表的歐姆擋檢查電路的故障．檢查前，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S________.(選填“閉合”或“斷開(kāi)”)

圖8
(2)若(1)中同學(xué)檢查結(jié)果如表所示，由此可以確定________．
測(cè)試點(diǎn) b、f b、e b、d d、e
多用電表示數(shù) 無(wú)窮大 無(wú)窮大 500 Ω 無(wú)窮大

A.燈A斷路
B．燈B斷路
C．燈A、B都斷路
D．d、e間導(dǎo)線斷路
答案　(1)斷開(kāi)　(2)D
解析　(1)用歐姆擋檢查電路需將電路斷開(kāi)．
(2)b、f之間電阻無(wú)窮大說(shuō)明b、f間有斷路，b、e之間電阻無(wú)窮大說(shuō)明b、e間有斷路，d、e之間電阻無(wú)窮大說(shuō)明d、e間有斷路，b、d間電阻有一定的數(shù)值，說(shuō)明b、d間沒(méi)有斷路，所以斷路在d、e之間．

　　　　　 組裝歐姆表

例5 　(2019·全國(guó)卷Ⅲ·23)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤(pán)的50 μA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14 kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500 Ω)，電阻箱(0～99 999.9 Ω)，干電池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干．

圖9
(1)歐姆表設(shè)計(jì)
將圖9中的實(shí)物連線組成歐姆表．歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為_(kāi)_______ Ω；滑動(dòng)變阻器選________(填“R1”或“R2”)．
(2)刻度歐姆表表盤(pán)
通過(guò)計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤(pán)進(jìn)行電阻刻度，如圖10所示．表盤(pán)上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為_(kāi)_______、________.

圖10
(3)校準(zhǔn)
紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向________ kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量．若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖11所示，則電阻箱接入的阻值為_(kāi)_______ Ω.

圖11
答案　(1)如圖所示　900　R1

(2)45　5　(3)0　35 000.0
解析　(1)由題知當(dāng)兩表筆間接入15 kΩ的電阻時(shí)，電流表示數(shù)為50 μA，由閉合電路歐姆定律有Ig2＝ERg＋r＋Rx＋R0＋R，代入數(shù)據(jù)解得R＝900 Ω，所以滑動(dòng)變阻器選擇R1.
(2)歐姆表的內(nèi)阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，當(dāng)電流為25 μA時(shí)，有Ig4＝ERg′＋Rx′，可得Rx′＝45 kΩ；當(dāng)電流為75 μA時(shí)，有3Ig4＝ERg′＋Rx″，可得Rx″＝5 kΩ.
(3)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向0 kΩ處．題圖中電阻箱讀數(shù)為35 000.0 Ω.

2．(2019·安徽皖江名校聯(lián)盟摸底大聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組在練習(xí)使用多用電表時(shí)，他們正確連接好電路如圖12甲所示．閉合開(kāi)關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何調(diào)節(jié)電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無(wú)讀數(shù)，他們判斷電路可能出現(xiàn)故障．經(jīng)小組討論后，他們嘗試用多用電表的歐姆擋來(lái)檢測(cè)電路．已知保護(hù)電阻R＝15 Ω，電流表量程為0～50 mA.操作步驟如下：




圖12
①將多用電表?yè)跷徽{(diào)到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零；
②斷開(kāi)圖甲電路開(kāi)關(guān)S，將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)；
③將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)如圖乙所示；
④將多用電表兩表筆分別接在c、e上，調(diào)節(jié)R0＝20 Ω時(shí)，多用電表示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)如圖丁所示．
回答下列問(wèn)題：
(1)圖丙中的多用電表讀數(shù)為_(kāi)_______ Ω；圖丁中的電流表讀數(shù)為_(kāi)_______ mA.
(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應(yīng)接________(選填“c”或“e”)點(diǎn)．
(3)電路的故障可能是________．
A．燈泡短路 B．燈泡斷路
C．保護(hù)電阻R短路 D．保護(hù)電阻R斷路
(4)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，同學(xué)們還計(jì)算出多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)E′＝______ V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．
答案　(1)24　38.0　(2)e　(3)B　(4)1.48
解析　(1)歐姆表的讀數(shù)為24×1 Ω＝24 Ω，電流表的最小分度是1 mA，需估讀到0.1 mA，所以圖丁中的電流表讀數(shù)為38.0 mA.(2)根據(jù)電流必須從電流表正接線柱流入，電流從歐姆表的紅表筆流入，黑表筆流出，電路中電流表在e端為負(fù)極，即電流經(jīng)過(guò)電流表的方向?yàn)閐→e，則操作步驟④中，多用電表黑表筆應(yīng)接c點(diǎn)，紅表筆應(yīng)接e點(diǎn)．(3)將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明ac間有斷路．將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)不為零，所以電路的故障是燈泡斷路．(4)由操作步驟③中多用電表指針正好指在中間刻度，根據(jù)歐姆表的中值電阻等于其內(nèi)阻，則知?dú)W姆表的內(nèi)阻為R歐＝15 Ω.操作步驟④中，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：I＝E′R0＋RmA＋R歐，又R0＋RmA＝24 Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R歐)＝38.0×10－3×(24＋15) V≈1.48 V.

發(fā)表評(píng)論