第4节 练习使用多用电表（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版）

第四节　练习使用多用电表 实验目的 1．认识多用电表表盘刻度特点和各测量功能区域。 2．会用多用电表测量电压、电流、电阻。 3．会用多用电表测量二极管的正反向电阻。 实验原理 1．认识多用电表 下图为一种多用电表的外形图。 2．使用多用电表 (1)机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的指针定位螺丝，使指针处于左端零刻度位置。 (2)选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。 (3)正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔接入电路。 ①测量电压时要与电路并联。 ②测量电流时要与电路串联。 ③测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择合适的倍率挡，将两表笔短接，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。 ④测量完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。 3．数字式多用电表 如图是某种数字式多用电表。数字式多用电表的测量值以数字形式 直接显示，使用方便。 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。 实验步骤 1．测量直流电压 (1)将选择开关旋转到直流电压挡。 (2)根据待测电压的估计值选择量程。如果难以估计待测电压值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量。 (3)测量时，用红、黑测试表笔使多用电表跟待测电路并联，注意使电 流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查 无误后再闭合开关S，如图所示。 (4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。 2．测量直流电流 (1)将选择开关旋转到直流电流挡。 (2)根据待测电流的估计值选择量程。如果难以估计待测电流值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量。 (3)多用电表直流电流挡与电流表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联。 (4)测量时，使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源的正极相接的一 端)，从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)，如图所示。 (5)需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。 (6)选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对 较准。 3．测量导体的电阻 (1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”刻度位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指向零刻度。 (2)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倍率。 (3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。 (4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以倍率即为待测电阻阻值。 (5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)三步。 (6)实验完毕：应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。 4．测量二极管的正反向电阻 二极管的全称叫晶体二极管，是用半导体材料制成的电子元件， 它有两根引线，一根叫正极，另一根叫负极，二极管的表示符 号如图所示。 (1)二极管的单向导电性。 电流从正极流入时电阻比较小，处于导通状态，相当于一个接通的开关；电流从负极流入时电阻比较大，相当于一个断开的开关。 (2)测量正向电阻。 将多用电表的选择开关旋至低倍率的电阻挡，进行欧姆调零，将黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，把读得的数值乘以电阻挡倍率，即为二极管的正向电阻。 (3)测量反向电阻。 将多用电表的选择开关旋至高倍率的电阻挡，进行欧姆调零，将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，把读得的数值乘以电阻挡倍率，即为二极管的反向电阻。 误差分析 (1)电池用旧后，电源两端电压会减小，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，不需要估读。 (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。 注意事项 (1)用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔接在电源的正、负极附近。 (2)需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。 (3)测电阻时应注意的问题 ①选挡后要进行欧姆调零。 ②换挡后要重新进行欧姆调零。 ③被测电阻要与电源等其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。 ④被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。 ⑤选择倍率时，应使指针尽可能指在中央刻度线附近。 (4)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡，若长期不用，应将电池取出。 [典例]　用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。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。 多用电表的读数 指针位置 选择开关所处挡位 读数 a 直流电流100 mA ________ mA 直流电压5 V ________ V b 电阻×100 ________ Ω [解析]　读取直流电压、电流时看表盘正中央的那条刻度均匀的刻度线。对于直流100 mA电流挡，每大格为20 mA，每小格表示2 mA，所以读数是23 mA；对于5 V电压挡，每大格为1 V，每小格表示0.1 V，所以读数是1.15 V；测量电阻时读最上面的一条刻度线，所以读数是330 Ω。 [答案]　23　1.15　330 (1)多用电表读数时，一定要找到与所测量相对应的刻度，分清其量程及最小刻度值，用欧姆挡测量电阻阻值的示数为：读数×倍率。 (2)直流电流和电压的刻度线都是均匀的，读数时可以共用，但需按比例计算，如读取5 mA量程的电流时可利用“50”的刻度线，只是“50”相当于“5 mA”。　　 [典例]　(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，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。 使用多用电表测电阻 正确的步骤顺序为：________。 根据如图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为______ Ω。 (2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是________。 A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，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时，应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 [解析]　(1)测量几十千欧的电阻R，我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行欧姆调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新欧姆调零，再进行测量。使用完毕应将选择开关置于“OFF”位置或者交流电压最高挡，拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 kΩ。 (2)使用欧姆挡测电阻时，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位，故A正确。在多用电表选用欧姆挡时，红、黑表笔插在哪个接口其实并不影响测量结果，B错误。用多用电表欧姆挡，只能测孤立电阻(不能测含电源电路)，故C正确。用多用电表欧姆挡测电阻时只需在换挡时调零，所以D错误。 [答案]　(1)cabe　30 000　(2)AC 在用多用电表测电阻时，必须选择合适的量程，让指针指在表盘中央附近；测量结果不要忘记乘以倍率；每次换倍率时必须进行欧姆调零；测量过程中，待测电阻必须从电路中隔离出来，且手不能接触表笔的金属杆；测量完毕，应将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”位置，以防止电表漏电。　　 [典例]　把一只定值电阻和一只半导体二极管串联装在盒子里，盒子外面只露出三个接线柱A、B、C，如图所示，今用多用电表欧姆挡进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框内画出盒内元件的符号和电路。 用多用电表探索黑箱内的元件 红表笔 A C C B A B 黑表笔 C A B C B A 阻值 有阻值 同A、C间电阻 很大 很小 很大 接近A、C间电阻 [解析]　由于A、C间与C、A间电阻相同，所以A、C间 只有定值电阻，没有二极管。C、B与B、C间电阻一个很大， 另一个很小，说明C、B间有二极管，且正极与C连接。A、B间电阻很大，B、A间电阻接近A、C间电阻，说明A、B间是电阻与二极管串联。电路连接情况如图所示。 [答案]　见解析图 1．多用电表是一种多功能仪表，可以用来测量电流、电压、电阻等，外形图如图所示。 (1)使用前，先观察指针是否指到电流的零刻度，若有偏差，进行机械调零；然后将红表笔插入______插孔(填“＋”或“－”)，黑表笔插入另一插孔。 (2)测直流电压时，红表笔接触点的电势应该比黑表笔接触点的电势______(填“高”或“低”)；测直流电流时，应该使电流从______(填“红”或“黑”)表笔流入多用电表。 (3)若用这只多用电表测量一个阻值约为15 kΩ的电阻，为使测量比较准确，应将选择开关K旋转到______位置(填“×100”或“×1 k”)，接着将两表笔短接，调节旋钮______(填“S”或“T”)进行欧姆调零。 使用完毕后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关K旋转至“OFF”位置。 解析：(1)应将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔； (2)测电压时，红表笔接触点的电势应该比黑表笔接触点的电势高，测电流时，电流应从红表笔流入多用电表； (3)测电阻时，应让指针尽量在中间位置，所以将选择开关旋转到“×1 k”位置，S是机械调零旋钮，T是欧姆调零旋钮，应调节旋钮T进行欧姆调零。 答案：(1)＋　(2)高　红　(3)×1 k　T 2．(1)如图所示是某同学用多用电表欧姆挡测量一个电阻时的示数和挡位情况，则这个电阻的阻值约为______ Ω。为了测量得更精确些，该同学进行了第二次测量，请选择下面列出的有关步骤，并按先后顺序写出：________。 A．将两表笔短接，欧姆调零 B．将两表笔分别跟被测电阻两端接触，观察指针位置，记下电阻值 C．将面板上的旋钮旋至“×10”挡 D．将面板上的旋钮旋至“×1 k”挡 (2)如果图是该同学用直流5 mA挡测量电流时指针位置，则电流为________ mA。 解析：(1)选用欧姆挡倍率为“×100”挡时，待测电阻的阻值约为2×100 Ω＝200 Ω。因为选择欧姆挡倍率时应使待测电阻的阻值在中值电阻附近，以减小读数误差，所以测该电阻时欧姆挡倍率应为“×10”挡。 (2)可先将50 mA的量程换算成5 mA的量程，再进行读数，得电流为4.50 mA。 答案：(1)200　CAB　(2)4.50 3．为确定某电子元件的电学特性，做如下测量。 (1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过大，因此需选择______倍率的电阻挡(选填“×10”或“×1 k”)，并_______再进行测量，多用电表的示数如图甲所示，测量结果为______ Ω。 (2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成如图乙所示电路。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到________挡(选填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)。 解析：(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的 电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过大，说明电阻较小， 因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并在欧姆调零后再进行测量， 多用电表的测量结果为70 Ω。 (2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路，如图。 本实验中使用多用电表测额定电压为9 V的待测元件两端的电压，多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。　 答案：(1)×10　欧姆调零　70 (2)电路见解析图　直流电压10 V 4．(2021·北京等级考)在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。 (1)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是________Ω。 (2)除电源(电动势3.0 V，内阻不计)、电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)、开关、导线若干外，还提供如下实验器材： A．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω) B．电流表(量程0～3.0 A，内阻约0.02 Ω) C．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A) D．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定电流0.5 A) 为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(选填实验器材前对应的字母)。 (3)该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线。根据图线得出该金属丝电阻R＝__________Ω(结果保留小数点后两位)。 (4)用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。 答案：(1)6　(2)A　C　(3)见解析图　5.67　 (4)见解析 解析：(1)将选择开关调节到“×1”挡，由图1可知，金属丝的电阻Rx＝6×1 Ω＝6 Ω。 (2)由题知，电源电动势为3 V，则回路中的最大电流约为Imax＝＝ A＝0.5 A，故电流表选A；为了调节方便、测量准确，滑动变阻器要选最大阻值小的，故选C。 (3)将描出的点用直线连接，即可得U-I图线，如图所示： 取点(0.3 A,1.75 V)和点(0.45 A,2.6 V)， 则R＝＝≈5.67 Ω。 (4)刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。 $$