第2章 7 学生实验：练习使用多用电表-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(教科版)

7　学生实验：练习使用多用电表 [学习目标]　1.[物理观念]知道欧姆表的原理，了解多用电表的结构．　2.[物理观念]学会用多用电表测量电压、电流和定值电阻．　3.[科学思维]学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此推断二极管的正、负极． 一、实验原理 1．欧姆表 (1)欧姆表的构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成，其改装的理论依据就是闭合电路欧姆定律． (2)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Rx，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． (3)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，根据闭合电路的欧姆定律：Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R0. (4)刻度标注 ①“0 Ω”标注：当红、黑表笔相接时(图甲)，此时被测电阻Rx＝0，调节调零电阻R，使表头达到满偏电流，即Ig＝，这时整个电路中的总电阻为欧姆表的总内阻，R内＝r＋R＋Rg，因此时Rx＝0，所以满偏电流Ig处应标注0 Ω. ②“∞Ω”标注：当红、黑表笔不接触时(图2­7­2乙)相当于被测电阻Rx＝∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞”点． ③其他刻度的标注：当红、黑表笔间接入一电阻Rx时，如图丙所示，由闭合电路的欧姆定律有I＝，每一个电流值对应一个阻值Rx，将电流刻度转换成电阻标度，就将电流表改装成了欧姆表． (5)欧姆表的内阻与中值电阻的关系 由I＝可得，当Rx＝R内时，I＝Ig，指针半偏，通常把此时的Rx的值(即表盘中央的标度)称为中值电阻，则当指针半偏时，表盘的中值电阻R中＝R内． 2．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时，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，应把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡． 二、实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个． 三、实验步骤 1．测量电压 (1)选择直流电压挡合适的量程． (2)将多用电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)． 2．测量电流 (1)选择直流电流挡合适的量程． (2)将被测电路导线拆开一端，把多用表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表． 3．测电阻 (1)将选择开关打在欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极．电流从欧姆表的红表笔流入，从黑表笔流出，经过被测量电阻． (2)测量步骤： ①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位． ②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“0 Ω”． ③测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值． ④实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡． 4．用多用电表判断二极管的正负极 (1)认识二极管：如图所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极． 特点：电流从正极流入时电阻很小 (填“很小”或“很大”)，而从负极流入时电阻很大(填“很大”或“很小”)． (2)多用电表测二极管的正、反向电阻 ①测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极． ②测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极． 四、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． 2．如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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． 五、误差分析 1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，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，使指针指在刻度盘中央附近． 六、注意事项 1．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向． 2．区分“机械零点”与“欧姆零点”．“机械零点”是表盘刻度左侧的“0”