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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歡迎進入物理課堂 第八節(jié)多用電表 學(xué)習目標 1 理解并掌握歐姆表和多用電表的制作原理 2 學(xué)會用多用電表測量小燈泡的電壓 電流及二極管的正 反向電阻 重點難點 歐姆表和多用電表的制作原理 易錯問題 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A B間電阻R 0時 調(diào)節(jié)R1使電流表恰好指針滿偏 將此時指針所指的刻度線標為 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 使電流表指針恰指到滿刻度的一半 即處 則此時R 此處電阻刻度為稱為中值電阻 3 當A B間斷開時 電路不閉合 電流表指針指在電流刻度上 表示此時A B間的電阻為 4 由閉合電路歐姆定律知 每一個電流值都對應(yīng)一電阻值R 將電流刻度換成電阻標度 即將電流表改裝成表 就可直接測電阻了 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 下半部分是選擇開關(guān) 周圍標有測量功能的區(qū)域及量程 將選擇開關(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 應(yīng)把選擇開關(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1 測電壓 1 選擇直流電壓擋合適的 2 將電表與被測電路 并要注意電表的極性 量程 并聯(lián) 2 測電流 1 選擇直流電流擋合適的量程 2 將被測電路導(dǎo)線卸開一端 把多用表聯(lián)在電路中 3 讀數(shù)時 首先要認清刻度盤上的 串 最小分度 3 測電阻 1 要將選擇開關(guān)扳到擋上 此時紅表筆連接表內(nèi)電源的極 黑表筆連接表內(nèi)電源的極 選好量程后 先 然后測量 測量完畢 應(yīng)把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到擋 2 用多用電表測電壓測電流及測電阻時 電流都是從表筆流入電表 從表筆流出電表 歐姆 負 正 調(diào)零 OFF 紅 黑 4 二極管的特點及其電阻測量 1 特點 如圖2 8 3所示 它由材料制成 有兩個電極 半導(dǎo)體 圖2 8 3 2 電阻測量 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 歐姆表測電阻的原理1 原理 如圖2 8 4所示 圖2 8 4 2 刻度標注 1 0 標注 當紅 黑表筆相接時 圖2 8 4甲 此時被測電阻Rx 0 調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R 使表頭達到滿偏電流 即Ig 這時整個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Rx 0 所以滿偏電流Ig處應(yīng)標注0 2 標注 當紅 黑表筆不接觸時 圖乙 相當于被測電阻Rx 電流表中沒有電流 表頭的指針不偏轉(zhuǎn) 此時指針所指的位置是歐姆表刻度的 點 3 其他刻度的標注 當紅黑表筆間接入一電阻Rx時 如圖丙所示 由閉合電路的歐姆定律有I 每一個電流值對應(yīng)一個阻值Rx 將電流刻度轉(zhuǎn)換成電阻標度 就將電流表改裝成了歐姆表 由可知 I與Rx不成簡單的反比關(guān)系 所以歐姆表的刻度是不均勻的 二 多用電表測電阻的方法1 使用多用電表測電阻的步驟 1 機械調(diào)零 使用前若表針沒有停在左端 0 位置 要用螺絲刀轉(zhuǎn)動調(diào)零定位螺絲 使指針指零 2 選擋 估計待測電阻的大小 旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān) 使其尖端對準歐姆擋的合適擋位 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 測量讀數(shù) 將兩表筆分別與待測電阻的兩端接觸 表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測電阻阻值 5 測另一電阻時重復(fù) 2 3 4 6 實驗完畢 應(yīng)將選擇開關(guān)置于 OFF 擋或交流電壓最高擋 2 測電阻時應(yīng)注意的問題 1 選擋后要進行歐姆調(diào)零 2 換擋后要重新歐姆調(diào)零 3 被測電阻要與電源 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 并將選擇開關(guān)旋至 OFF 擋或交流電壓最高擋 6 若長期不用 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 測量時指針的偏角指的是偏轉(zhuǎn)到的位置和測量前的位置的夾角 所以偏角大 電阻小 偏角小 電阻大 3 選擋時若無法估計待測電阻大小則應(yīng)將選擇開關(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 如果電壓表讀數(shù)為零 說明電壓表上無電流通過 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) 說明電壓表上有電流通過 則在并聯(lián)電路之外無斷路或并聯(lián)路段內(nèi)無短路 2 假設(shè)法 已知電路發(fā)生某種故障 尋求故障在何處時 可將整個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 運用電路知識進行正向推理 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為選擇開關(guān) Q為歐姆擋調(diào)零旋鈕 現(xiàn)在要用它檢測兩個電阻的阻值 已知阻值分別為R1約為20 R2約為30k 下面提出了在測量過程中一系列可能的操作 請你選出能盡可能準確地測定各阻值和符合多用電表安全使用規(guī)則的各項操作 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S使其尖端對準歐姆擋 1k B 旋動S使其尖端對準歐姆擋 100 C 旋動S使其尖端對準歐姆擋 10 D 旋動S使其尖端對準歐姆擋 1 E 旋動S使其尖端對準 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 G 將兩表筆分別接到R2的兩端 讀出R2的阻值 隨后即斷開 H 兩表筆短接 調(diào)節(jié)Q使表針對準歐姆擋刻度盤上的0 隨后即斷開 所選操作及其順序為 用字母代號填空 操作步驟可以重復(fù)選用 思路點撥 應(yīng)用多用電表測電阻雖然方便 但是如果操作不當 也會出現(xiàn)明顯的測量誤差 本題中兩個被測電阻差別很大 測量的關(guān)鍵是分別選擇合適的倍率 并按照正確的測量步驟進行 解析 多用電表測量電阻時 量程的選擇以指針中央附近時讀數(shù)較準確 由表盤中值示數(shù)約15 可知 測約為20 的R1的電阻時 只能選 1 擋 測約為30k 的R2時 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 在測量過程中對R1與R2測量的先后沒有什么限制 但測量完畢后 選擇開關(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為AHGDHFE或DHFAHGE 答案 AHGDHFE或DHFAHGE 1 甲 乙兩同學(xué)使用歐姆擋測同一個電阻時 他們都把選擇開關(guān)旋到 100 擋 并能正確操作 他們發(fā)現(xiàn)指針偏角太小 于是甲把選擇開關(guān)旋到 1k 擋 乙把選擇開關(guān)旋到 10 擋 但乙重新調(diào)零 而甲沒有重新調(diào)零 則以下說法正確的是 A 甲選擋錯誤 而操作正確B 乙選擋正確 而操作錯誤C 甲選擋錯誤 操作也錯誤D 乙選擋錯誤 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 電源電動勢E 1 5V 電源內(nèi)阻不計 歐姆表的調(diào)零電阻的有效值R是多大 當測量某電阻時 指針恰好在中間位置 則被測電阻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 被測電阻R2是多大 若指針指在滿偏位置的處 被測電阻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 因為被檢測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勢為6V 所以選用直流2 5V擋也不安全 估測電路中電流 最大值可能為Im 1 2A 所以選用直流0 5A擋也不對 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 因為操作既簡便又安全 但要注意量程的選取 2 在確認無電壓的情況下 才能用多用電表的歐姆擋判斷故障 而且要將待測元件與電路斷開 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間分別連接一個電阻 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流 為檢查電路故障 用一直流電壓表分別測得b d兩點以及a c兩點間的電壓均為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 1 電路中無電流 即I 0時 任何電阻兩端均無電壓 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間的電壓均是電源電壓 由題設(shè)知 bd間電壓為20V 說明斷路點必在bd之間 ac間電壓為20V 說明斷路點又必在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 它們可能是干電池 晶體二極管 電容器 定值電阻 盒外有三個接線柱與盒內(nèi)電路相連 用多用電表測量各接線柱情況如下 用直流電壓表負接線柱接A 測得UBA UCA 1 5V 用直流電壓表負接線柱接B 測得UAB UCB 0 例4 1 由于可能有干電池 因不知正負極 所以測量電壓前要試觸 這時應(yīng)該用電壓表較 的量程 2 的測量結(jié)果說明與電壓表并聯(lián)的元件里 填 有 或 無 電流流過 3 試畫出盒內(nèi)可能的簡要電路圖 圖2 8 9 思路點撥 先根據(jù)各元件的特性判斷元件的種類 再根據(jù)測量過程中的現(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 流過的電流就越小 所以用較大的量程 2 的測量結(jié)果說明與電壓表并聯(lián)的元件兩端無電壓 與電壓表并聯(lián)的元件里也就無電流 3 的測量結(jié)果說明盒內(nèi)有一節(jié)干電池 且干電池的負極與A相連 正極要么與B或C直接相連要么通過 電阻相連 的測量結(jié)果說明干電池不在AB以及BC之間 且盒內(nèi)沒有構(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 見解析 思維總結(jié) 求解此類黑箱問題時 1 在不明確黑箱內(nèi)是否有電源時 應(yīng)首先用多用電表的電壓擋 進行檢測 2 明確元器件的特點 即電阻無極性 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量時 表內(nèi)電源接入電路 紅表筆與表內(nèi)電源的負極相連 而黑表筆與表內(nèi)電源的正極相連 故紅表筆的電勢低 而黑表筆的電勢高 4 如圖2 8 11所示 黑盒中有一個單向?qū)щ娫?當元件中電流沿一個方向時 單向?qū)?其電阻為零 反之 則截止 反向電阻無窮大 還有兩個阻值均為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這三個接線柱間的電阻進行測量 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 圖2 8 11 解析 選C 黑表筆與電源的正極相連 紅表筆與電源的負極相連 當黑表筆接1 且紅表筆接2時 電阻為0 表明1 2之間為一只二極管 且1接正極 2接負極 黑表筆接1 紅表筆接3時電阻為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 電阻為2k 故此時為兩只電阻串聯(lián) 綜上所述 C項正確 1 關(guān)于多用電表表面上的刻度線 下列說法中不正確的是 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應(yīng)答案 D 2 下列說法中正確的是 A 歐姆表的每一擋測量范圍都是0到 B 歐姆表只能用來粗略地測量電阻C 用歐姆表測電阻 指針越接近刻度中央誤差越大D 用歐姆表測電阻 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量前都要進行歐姆調(diào)零 而兩表筆斷開時 相當于電阻為無窮大 故每一擋測量范圍都是從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 故測量出的電阻不可能是準確值 只能用來粗測 故B正確 歐姆表測電阻 中值附近最準 越靠近兩側(cè)誤差越大 故C D錯誤 3 調(diào)整歐姆零點后 用 10 擋測量一個電阻的阻值 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 這個電阻值很小B 這個電阻值很大 C 為了把電阻值測得更準確些 應(yīng)換用 1 擋 重新調(diào)整歐姆零點后測量D 為了把電阻值測得更準確些 應(yīng)換用 100 擋 重新調(diào)整歐姆零點后測量解析 選BD 歐姆表的指針不測量時擺在左邊最大阻值處 測量時偏轉(zhuǎn)角度極小 說明阻值相對所選歐姆擋很大 應(yīng)改換高擋位 4 把一個量程為5mA的電流表改裝成歐姆表R 1擋 電流表的內(nèi)阻是50 電池的電動勢是1 5V 經(jīng)過調(diào)零之后測電阻 當歐姆表指針指到滿偏的位置時 被測電阻的阻值是 A 50 B 100 C 16 7 D 400 5 1 用多用電表測直流電流時 應(yīng)把選擇開關(guān)旋至標有 處 并把多用電表 聯(lián)到被測電路中 若測電壓時 應(yīng)把選擇開關(guān)旋至標有 處 并把多用電表與被測電路 聯(lián) 測直流電壓和電流時 都必須把紅表筆接在 處 即電流從 表筆流進 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 將多用電表選擇開關(guān)置于 1 擋 的示數(shù)為 的示數(shù)為 將選擇開關(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 選擇開關(guān)置于直流 250V 擋時 的示數(shù)為 V 的示數(shù)為 V 解析 1 測電流應(yīng)將功能開關(guān)撥至電流擋 mA 的位置 并把它串聯(lián)到被測電路中 若測直流電壓 則需將功能開關(guān)撥至標有V的直流電壓擋 并與被測電路并聯(lián) 不論是測直流電壓還是電流 都必須把紅表筆接在高電勢處 使電流從紅表筆流進電表 2 多用表測電流或電壓時 只要根據(jù)功能旋鈕所指示的量程看表盤相對應(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 才是電阻的測量值 答案 1 mA串V并電勢高紅 2 24 534 25 020 010 0 125100 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全