高二物理人教版選修3-1課件 第2章恒定電流 第8節(jié)《多用電表》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第八節(jié)多用電表 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解并掌握歐姆表和多用電表的制作原理 2 學(xué)會(huì)用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓 電流及二極管的正 反向電阻 重點(diǎn)難點(diǎn) 歐姆表和多用電表的制作原理 易錯(cuò)問(wèn)題 多用電表的讀數(shù) 一 歐姆表1 歐姆表是由改裝而成 它內(nèi)部主要有 電流表 電源 電阻 電流表 2 歐姆表內(nèi)部電路如圖2 8 1所示 已知電流表內(nèi)阻Rg 1 當(dāng)A B間電阻R 0時(shí) 調(diào)節(jié)R1使電流表恰好指針滿偏 將此時(shí)指針?biāo)傅目潭染€標(biāo)為 由閉合電路歐姆定律知Ig 圖2 8 1 0 2 保持R1不變 在A B間接一電阻R時(shí) 使電流表指針恰指到滿刻度的一半 即處 則此時(shí)R 此處電阻刻度為稱為中值電阻 3 當(dāng)A B間斷開(kāi)時(shí) 電路不閉合 電流表指針指在電流刻度上 表示此時(shí)A B間的電阻為 4 由閉合電路歐姆定律知 每一個(gè)電流值都對(duì)應(yīng)一電阻值R 將電流刻度換成電阻標(biāo)度 即將電流表改裝成表 就可直接測(cè)電阻了 R1 Rg r R中 0 歐姆 二 多用電表如圖2 8 2是一種多用電表外形圖 表的上半部分為表盤 下半部分是選擇開(kāi)關(guān) 周圍標(biāo)有測(cè)量功能的區(qū)域及量程 將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋 多用電表內(nèi)的電流表電路就被接通 選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電壓擋或電阻擋 表內(nèi)的電壓表電路或歐姆表電路就被接通 在不使用時(shí) 應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋到 擋或交流電壓最高擋 OFF 圖2 8 2 三 多用電表的使用練習(xí)1 測(cè)電壓 1 選擇直流電壓擋合適的 2 將電表與被測(cè)電路 并要注意電表的極性 量程 并聯(lián) 2 測(cè)電流 1 選擇直流電流擋合適的量程 2 將被測(cè)電路導(dǎo)線卸開(kāi)一端 把多用表聯(lián)在電路中 3 讀數(shù)時(shí) 首先要認(rèn)清刻度盤上的 串 最小分度 3 測(cè)電阻 1 要將選擇開(kāi)關(guān)扳到擋上 此時(shí)紅表筆連接表內(nèi)電源的極 黑表筆連接表內(nèi)電源的極 選好量程后 先 然后測(cè)量 測(cè)量完畢 應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到擋 2 用多用電表測(cè)電壓測(cè)電流及測(cè)電阻時(shí) 電流都是從表筆流入電表 從表筆流出電表 歐姆 負(fù) 正 調(diào)零 OFF 紅 黑 4 二極管的特點(diǎn)及其電阻測(cè)量 1 特點(diǎn) 如圖2 8 3所示 它由材料制成 有兩個(gè)電極 半導(dǎo)體 圖2 8 3 2 電阻測(cè)量 正向電阻 反向電阻 可用多用電表判斷它的或區(qū)分它的 二極管具有單向?qū)щ娦?很小 很大 極性 好壞 一 歐姆表測(cè)電阻的原理1 原理 如圖2 8 4所示 圖2 8 4 2 刻度標(biāo)注 1 0 標(biāo)注 當(dāng)紅 黑表筆相接時(shí) 圖2 8 4甲 此時(shí)被測(cè)電阻Rx 0 調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R 使表頭達(dá)到滿偏電流 即Ig 這時(shí)整個(gè)電路中的總電阻為歐姆表的總內(nèi)阻 R內(nèi) r R Rg 因此時(shí)Rx 0 所以滿偏電流Ig處應(yīng)標(biāo)注0 2 標(biāo)注 當(dāng)紅 黑表筆不接觸時(shí) 圖乙 相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx 電流表中沒(méi)有電流 表頭的指針不偏轉(zhuǎn) 此時(shí)指針?biāo)傅奈恢檬菤W姆表刻度的 點(diǎn) 3 其他刻度的標(biāo)注 當(dāng)紅黑表筆間接入一電阻Rx時(shí) 如圖丙所示 由閉合電路的歐姆定律有I 每一個(gè)電流值對(duì)應(yīng)一個(gè)阻值Rx 將電流刻度轉(zhuǎn)換成電阻標(biāo)度 就將電流表改裝成了歐姆表 由可知 I與Rx不成簡(jiǎn)單的反比關(guān)系 所以歐姆表的刻度是不均勻的 二 多用電表測(cè)電阻的方法1 使用多用電表測(cè)電阻的步驟 1 機(jī)械調(diào)零 使用前若表針沒(méi)有停在左端 0 位置 要用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零定位螺絲 使指針指零 2 選擋 估計(jì)待測(cè)電阻的大小 旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān) 使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋的合適擋位 3 歐姆調(diào)零 將紅 黑表筆短接 調(diào)整調(diào)零電阻旋鈕 使指針指在表盤右端 0 刻度處 4 測(cè)量讀數(shù) 將兩表筆分別與待測(cè)電阻的兩端接觸 表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測(cè)電阻阻值 5 測(cè)另一電阻時(shí)重復(fù) 2 3 4 6 實(shí)驗(yàn)完畢 應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于 OFF 擋或交流電壓最高擋 2 測(cè)電阻時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1 選擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零 2 換擋后要重新歐姆調(diào)零 3 被測(cè)電阻要與電源 其他元件分離 不能用手接觸表筆的金屬桿 4 被測(cè)電阻阻值等于指針示數(shù)乘以倍率 5 使用后 要將兩表筆從插孔中拔出 并將選擇開(kāi)關(guān)旋至 OFF 擋或交流電壓最高擋 6 若長(zhǎng)期不用 應(yīng)把電池取出 1 合理選擇量程 使指針盡可能指在中間刻度線附近 一般應(yīng)在R中 4R中的范圍內(nèi) 2 測(cè)量時(shí)指針的偏角指的是偏轉(zhuǎn)到的位置和測(cè)量前的位置的夾角 所以偏角大 電阻小 偏角小 電阻大 3 選擋時(shí)若無(wú)法估計(jì)待測(cè)電阻大小則應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋到 1 擋 歐姆調(diào)零后 將紅 黑表筆分別接到電阻兩端 若指針偏角太小 則逐漸增大量程 直到指針指到中值電阻附近為止 三 用多用電表判斷電路故障電路故障一般是短路或斷路 常見(jiàn)的情況有導(dǎo)線斷芯 燈泡斷絲 燈座短路 電阻器內(nèi)部斷路 或接頭處接觸不良等 檢查故障的方法有 1 電壓表檢測(cè) 如果電壓表讀數(shù)為零 說(shuō)明電壓表上無(wú)電流通過(guò) 可能在并聯(lián)路段之外有斷路 或并聯(lián)路段內(nèi)有短路 如果電壓表有示數(shù) 說(shuō)明電壓表上有電流通過(guò) 則在并聯(lián)電路之外無(wú)斷路或并聯(lián)路段內(nèi)無(wú)短路 2 假設(shè)法 已知電路發(fā)生某種故障 尋求故障在何處時(shí) 可將整個(gè)電路劃分為若干部分 然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障 運(yùn)用電路知識(shí)進(jìn)行正向推理 推理結(jié)果若與題述現(xiàn)象不符合 則故障不在該部分電路 若結(jié)果與題述現(xiàn)象符合 則故障可能發(fā)生在這部分電路 這樣逐一排除 直到找到發(fā)生故障的全部可能為止 有一可供使用的多用電表 S為選擇開(kāi)關(guān) Q為歐姆擋調(diào)零旋鈕 現(xiàn)在要用它檢測(cè)兩個(gè)電阻的阻值 已知阻值分別為R1約為20 R2約為30k 下面提出了在測(cè)量過(guò)程中一系列可能的操作 請(qǐng)你選出能盡可能準(zhǔn)確地測(cè)定各阻值和符合多用電表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作 并且將它們按合理順序填寫在后面的橫線上的空白處 圖2 8 5為歐姆擋表盤刻度的示意圖 例1 圖2 8 5A 旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋 1k B 旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋 100 C 旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋 10 D 旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋 1 E 旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn) 1000 F 將兩表筆分別接到R1的兩端 讀出R1的阻值 隨后即斷開(kāi) G 將兩表筆分別接到R2的兩端 讀出R2的阻值 隨后即斷開(kāi) H 兩表筆短接 調(diào)節(jié)Q使表針對(duì)準(zhǔn)歐姆擋刻度盤上的0 隨后即斷開(kāi) 所選操作及其順序?yàn)?用字母代號(hào)填空 操作步驟可以重復(fù)選用 思路點(diǎn)撥 應(yīng)用多用電表測(cè)電阻雖然方便 但是如果操作不當(dāng) 也會(huì)出現(xiàn)明顯的測(cè)量誤差 本題中兩個(gè)被測(cè)電阻差別很大 測(cè)量的關(guān)鍵是分別選擇合適的倍率 并按照正確的測(cè)量步驟進(jìn)行 解析 多用電表測(cè)量電阻時(shí) 量程的選擇以指針中央附近時(shí)讀數(shù)較準(zhǔn)確 由表盤中值示數(shù)約15 可知 測(cè)約為20 的R1的電阻時(shí) 只能選 1 擋 測(cè)約為30k 的R2時(shí) 應(yīng)選擇 1k 擋 并且在每次選定量程后 都必須將兩表筆短接 進(jìn)行歐姆擋調(diào)零 所以題目中所給操作H需要重復(fù)選用 在測(cè)量過(guò)程中對(duì)R1與R2測(cè)量的先后沒(méi)有什么限制 但測(cè)量完畢后 選擇開(kāi)關(guān)必須旋離歐姆擋 撥到交流電壓 最高擋或 OFF 處 所以合理的操作及順序?yàn)锳HGDHFE或DHFAHGE 答案 AHGDHFE或DHFAHGE 1 甲 乙兩同學(xué)使用歐姆擋測(cè)同一個(gè)電阻時(shí) 他們都把選擇開(kāi)關(guān)旋到 100 擋 并能正確操作 他們發(fā)現(xiàn)指針偏角太小 于是甲把選擇開(kāi)關(guān)旋到 1k 擋 乙把選擇開(kāi)關(guān)旋到 10 擋 但乙重新調(diào)零 而甲沒(méi)有重新調(diào)零 則以下說(shuō)法正確的是 A 甲選擋錯(cuò)誤 而操作正確B 乙選擋正確 而操作錯(cuò)誤C 甲選擋錯(cuò)誤 操作也錯(cuò)誤D 乙選擋錯(cuò)誤 而操作正確答案 D 2 8 6所示的歐姆表示意圖中 電流表的滿偏電流Ig 200 A 內(nèi)阻Rg 100 R0 1 4k 電源電動(dòng)勢(shì)E 1 5V 電源內(nèi)阻不計(jì) 歐姆表的調(diào)零電阻的有效值R是多大 當(dāng)測(cè)量某電阻時(shí) 指針恰好在中間位置 則被測(cè)電阻R1是多大 圖2 8 6 例2 答案 6k 7 5k 思維總結(jié) 1 歐姆表原理是全電路歐姆定律 因此有關(guān)計(jì)算 要依據(jù)歐姆定律 2 表針偏轉(zhuǎn)角度與電流成正比 2 若指針指在滿偏位置的處 被測(cè)電阻R2是多大 若指針指在滿偏位置的處 被測(cè)電阻R3是多大 答案 2 5k 22 5k 如圖2 8 7所示電路的三根導(dǎo)線中 有一根是斷的 電源 電阻器R1 R2及另外兩根導(dǎo)線是好的 為了查出斷導(dǎo)線 某學(xué)生想先用多用電表 圖2 8 7 例3 的紅表筆連接在電源的正極a 再將黑表筆連接在電阻R1的b端和R2的c端 并觀察多用電表指針的示數(shù) 在下列選項(xiàng)中 符合操作規(guī)程的是 A 直流10V擋B 直流0 5A擋C 直流2 5V擋D 歐姆擋 解析 因?yàn)楸粰z測(cè)的電路為含電源電路 所以選用歐姆擋一定不可 由于電路中電源電動(dòng)勢(shì)為6V 所以選用直流2 5V擋也不安全 估測(cè)電路中電流 最大值可能為Im 1 2A 所以選用直流0 5A擋也不對(duì) 只有選用直流10V擋 答案 A 思維總結(jié) 1 判斷電路故障常用多用電表的電壓擋 因?yàn)椴僮骷群?jiǎn)便又安全 但要注意量程的選取 2 在確認(rèn)無(wú)電壓的情況下 才能用多用電表的歐姆擋判斷故障 而且要將待測(cè)元件與電路斷開(kāi) 3 如圖2 8 8為一電路板的示意圖 a b c d為接線柱 a d與20V的直流電源連接 ab間 bc間 cd間分別連接一個(gè)電阻 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒(méi)有電流 為檢查電路故障 用一直流電壓表分別測(cè)得b d兩點(diǎn)以及a c兩點(diǎn)間的電壓均為20V 由此可知 A ab間電路通 cd間電路不通B ab間電路不通 bc間電路通C ab間電路通 bc間電路不通D bc間電路不通 cd間電路通 圖2 8 8 解析 選CD 首先應(yīng)明確兩點(diǎn) 1 電路中無(wú)電流 即I 0時(shí) 任何電阻兩端均無(wú)電壓 2 若電路中僅有一處斷路 則電路中哪里斷路 橫跨斷路處任意兩點(diǎn)間的電壓均是電源電壓 由題設(shè)知 bd間電壓為20V 說(shuō)明斷路點(diǎn)必在bd之間 ac間電壓為20V 說(shuō)明斷路點(diǎn)又必在ac間 兩者共同區(qū)間是bc斷路 其余各段均完好 答案是CD 如圖2 8 9所示的盒子內(nèi)有電路元件三個(gè) 它們可能是干電池 晶體二極管 電容器 定值電阻 盒外有三個(gè)接線柱與盒內(nèi)電路相連 用多用電表測(cè)量各接線柱情況如下 用直流電壓表負(fù)接線柱接A 測(cè)得UBA UCA 1 5V 用直流電壓表負(fù)接線柱接B 測(cè)得UAB UCB 0 例4 1 由于可能有干電池 因不知正負(fù)極 所以測(cè)量電壓前要試觸 這時(shí)應(yīng)該用電壓表較 的量程 2 的測(cè)量結(jié)果說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的元件里 填 有 或 無(wú) 電流流過(guò) 3 試畫(huà)出盒內(nèi)可能的簡(jiǎn)要電路圖 圖2 8 9 思路點(diǎn)撥 先根據(jù)各元件的特性判斷元件的種類 再根據(jù)測(cè)量過(guò)程中的現(xiàn)象分析電路的連接方式 解析 1 電壓表量程越大內(nèi)阻就越大 流過(guò)的電流就越小 所以用較大的量程 2 的測(cè)量結(jié)果說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的元件兩端無(wú)電壓 與電壓表并聯(lián)的元件里也就無(wú)電流 3 的測(cè)量結(jié)果說(shuō)明盒內(nèi)有一節(jié)干電池 且干電池的負(fù)極與A相連 正極要么與B或C直接相連要么通過(guò) 電阻相連 的測(cè)量結(jié)果說(shuō)明干電池不在AB以及BC之間 且盒內(nèi)沒(méi)有構(gòu)成閉合回路 所以要么是晶體二極管反向接入要么是有電容器將電路隔斷 由以上分析可得電路圖如圖2 8 10所示 圖2 8 10 答案 見(jiàn)解析 思維總結(jié) 求解此類黑箱問(wèn)題時(shí) 1 在不明確黑箱內(nèi)是否有電源時(shí) 應(yīng)首先用多用電表的電壓擋 進(jìn)行檢測(cè) 2 明確元器件的特點(diǎn) 即電阻無(wú)極性 二極管有極性 正向電阻很小 反向電阻很大 3 明確選用多用電表的歐姆擋測(cè)量時(shí) 表內(nèi)電源接入電路 紅表筆與表內(nèi)電源的負(fù)極相連 而黑表筆與表內(nèi)電源的正極相連 故紅表筆的電勢(shì)低 而黑表筆的電勢(shì)高 4 如圖2 8 11所示 黑盒中有一個(gè)單向?qū)щ娫?當(dāng)元件中電流沿一個(gè)方向時(shí) 單向?qū)?其電阻為零 反之 則截止 反向電阻無(wú)窮大 還有兩個(gè)阻值均為1k 的電阻 它們與黑盒的接線柱1 2 3連接成電路 用多用電表的歐姆擋對(duì)這三個(gè)接線柱間的電阻進(jìn)行測(cè)量 得到的數(shù)據(jù)如表格所示 那么黑盒中的線路是圖2 8 12電路中的哪一個(gè) 圖2 8 11 解析 選C 黑表筆與電源的正極相連 紅表筆與電源的負(fù)極相連 當(dāng)黑表筆接1 且紅表筆接2時(shí) 電阻為0 表明1 2之間為一只二極管 且1接正極 2接負(fù)極 黑表筆接1 紅表筆接3時(shí)電阻為0 5k 是已知電阻阻值的二分之一 故1與3之間是兩只電阻并聯(lián) 黑表筆接2 紅表筆接1時(shí) 電阻為2k 故此時(shí)為兩只電阻串聯(lián) 綜上所述 C項(xiàng)正確 1 關(guān)于多用電表表面上的刻度線 下列說(shuō)法中不正確的是 A 直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的 可以共用一刻度B 電阻刻度是不均勻的 C 電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線相對(duì)應(yīng)D 電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對(duì)應(yīng)答案 D 2 下列說(shuō)法中正確的是 A 歐姆表的每一擋測(cè)量范圍都是0到 B 歐姆表只能用來(lái)粗略地測(cè)量電阻C 用歐姆表測(cè)電阻 指針越接近刻度中央誤差越大D 用歐姆表測(cè)電阻 指針越靠近刻度右邊誤差越小 解析 選AB 從歐姆表的使用 我們知道用每一擋測(cè)量前都要進(jìn)行歐姆調(diào)零 而兩表筆斷開(kāi)時(shí) 相當(dāng)于電阻為無(wú)窮大 故每一擋測(cè)量范圍都是從0到 故A正確 因歐姆表電阻刻度線不均勻 即電流隨電阻非線性變化 故測(cè)量出的電阻不可能是準(zhǔn)確值 只能用來(lái)粗測(cè) 故B正確 歐姆表測(cè)電阻 中值附近最準(zhǔn) 越靠近兩側(cè)誤差越大 故C D錯(cuò)誤 3 調(diào)整歐姆零點(diǎn)后 用 10 擋測(cè)量一個(gè)電阻的阻值 發(fā)現(xiàn)表針偏轉(zhuǎn)角度極小 那么正確的判斷和做法是 A 這個(gè)電阻值很小B 這個(gè)電阻值很大 C 為了把電阻值測(cè)得更準(zhǔn)確些 應(yīng)換用 1 擋 重新調(diào)整歐姆零點(diǎn)后測(cè)量D 為了把電阻值測(cè)得更準(zhǔn)確些 應(yīng)換用 100 擋 重新調(diào)整歐姆零點(diǎn)后測(cè)量解析 選BD 歐姆表的指針不測(cè)量時(shí)擺在左邊最大阻值處 測(cè)量時(shí)偏轉(zhuǎn)角度極小 說(shuō)明阻值相對(duì)所選歐姆擋很大 應(yīng)改換高擋位 4 把一個(gè)量程為5mA的電流表改裝成歐姆表R 1擋 電流表的內(nèi)阻是50 電池的電動(dòng)勢(shì)是1 5V 經(jīng)過(guò)調(diào)零之后測(cè)電阻 當(dāng)歐姆表指針指到滿偏的位置時(shí) 被測(cè)電阻的阻值是 A 50 B 100 C 16 7 D 400 5 1 用多用電表測(cè)直流電流時(shí) 應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有 處 并把多用電表 聯(lián)到被測(cè)電路中 若測(cè)電壓時(shí) 應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有 處 并把多用電表與被測(cè)電路 聯(lián) 測(cè)直流電壓和電流時(shí) 都必須把紅表筆接在 處 即電流從 表筆流進(jìn) 2 如圖2 8 13所示的 三條線分別表示多用電表指針的指示位置 圖2 8 13 將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于 1 擋 的示數(shù)為 的示數(shù)為 將選擇開(kāi)關(guān)置于直流 50V 擋 的示數(shù)為 V 的示數(shù)為 V 的示數(shù)為 V 選擇開(kāi)關(guān)置于直流 250V 擋時(shí) 的示數(shù)為 V 的示數(shù)為 V 解析 1 測(cè)電流應(yīng)將功能開(kāi)關(guān)撥至電流擋 mA 的位置 并把它串聯(lián)到被測(cè)電路中 若測(cè)直流電壓 則需將功能開(kāi)關(guān)撥至標(biāo)有V的直流電壓擋 并與被測(cè)電路并聯(lián) 不論是測(cè)直流電壓還是電流 都必須把紅表筆接在高電勢(shì)處 使電流從紅表筆流進(jìn)電表 2 多用表測(cè)電流或電壓時(shí) 只要根據(jù)功能旋鈕所指示的量程看表盤相對(duì)應(yīng)的刻度弧線 并根據(jù)讀數(shù)規(guī)則 直接讀出指針指示的讀數(shù)即可 而歐姆表的刻度指示數(shù)乘以旋鈕指示的擋次倍率 才是電阻的測(cè)量值 答案 1 mA串V并電勢(shì)高紅 2 24 534 25 020 010 0 125100 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全