第8课 多用电表的原理（教师版）-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第8节 多用电表的原理目标导航 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。 核心提炼 1个电表——万用电表 知识精讲 知识点01 欧姆表 1.内部构造：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：如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝。改变被测电阻Rx的阻值，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。 4.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，根据闭合电路欧姆定律知Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R。 知识点02多用电表 1.用途 共用一个表头，可分别测量电压、电流、电阻等物理量。 2.最简单的多用电表原理图 如图所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用。 3.外形构造 如图所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。 思考判断 1.欧姆表的内阻是电源内阻、表头内阻和滑动变阻器有效电阻之和。(√) 2.欧姆表的红表笔接内部电源的正极。(×) 3.多用电表所有刻度线都是均匀的。(×) 4.用多用表无论是测电压或是测电流时电流总是从红表笔流入，从黑表笔流出。(√) 5.使用多用电表欧姆挡测电阻时，指针摆动角度越大，测量越精准。(×) 【知识拓展】 　欧姆表原理 [要点归纳]　 1.欧姆表测量电阻的理论根据是闭合电路欧姆定律，所以通过表头的电流为I＝，Rx与电流I一一对应，故可以将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这样就制成了一个欧姆表(如图1丙)。其中，R叫调零电阻，R＋Rg＋r为欧姆表的内阻。 2.当红、黑表笔断开时(如图1乙)，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流为零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时(如图1甲)，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”。 图1 3.I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀。 4.欧姆表指针偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小。 5.中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R时，电流为I＝＝Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻。 [精典示例] [例1] 如图2所示为欧姆表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300 μA，内阻Rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电源电动势E＝1.5 V。当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？ 图2 解析　用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路欧姆定律，当电流表满偏时有：Ig＝，其中R内为欧姆表的内阻。所以有：R内＝＝ Ω＝5.0×103 Ω。 用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有＝得：Rx＝－R内，故测得的电阻Rx是5.0×103 Ω。 答案　5.0×103 Ω 欧姆表的改装实质 用均匀的电流反映不均匀的电阻，抓住欧姆调零的表达式和测任意电阻时电流的表达式，进行联立求解，可以求出Rx(即表盘刻度数值)。　　　　　　 [针对训练1] 把一量程6 mA、内阻100 Ω 的电流表改装成欧姆表，电路如图3所示，现备有如下器材：A.电源E＝3 V(内阻不计)；B.变阻器0～100 Ω；C.变阻器0～500 Ω；D.红表笔；E.黑表笔。 图3 (1)变阻器选用________。 (2)红表笔接________端，黑表笔接________端。 (3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________；电流表3 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________。 解析　(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig＝，解得R0＝400 Ω，故变阻器应选C。 (2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端。 (3)电流I＝2 mA时，有I＝，解得Rx＝1 000 Ω。 电流I′＝3 mA时，I′＝，解得Rx′＝500 Ω。 答案　(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω　500 Ω 　多用电表 [要点归纳]　 1.最简单的多用电表原理 如图4所示，分别把电流表、欧姆表、电压表的电路示意图组合在一起，就是最简单的多用电表的电路。 图4 (1)电流表的改装原理：由同一表