第4章闭合电路欧姆定律与科学用电第3节科学测量用多用电表测量电学量.docx

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1、第4章闭合电路欧姆定律与科学用电第3节科学测量：用多用电表测量电学量电压可宜接用电压表测量，电流可直接用电流表测量,是否有一种仪器可用以测量电压、电流和电阻呢？本节学习使用多用电表直接测量电压、电流和电阻这些电学量。1 .认识多用电表电压表是依据串联电路的分压特点，由电流计改装而成的；电流表是依据并联电路的分流特点，由电流计改装而成的。那么，能否利用电流计设计出直接测量电阻的仪器呢？如图4-11所示，在满偏电流为%、内阻为R8的电流计上串联一个电动势为E、内阻为r的电源和一个可变电阻Q,AB两端接有一个待测电阻R。根据闭合电路欧姆定律，EE回路中的电流I=R*A,则待测电阻R=7_（/?i+r

2、+/?g）O在E、R+r+RgK1十厂+Ag+A1不变的情况下，待测电阻R与回路中电流/有着一一对应的关系，由此便可在电流计刻度盘上直接标识电阻R,这就是欧姆表。图4-11欧姆表测量电阻电路图电压表、电流表和欧姆表有着共同的组成部分一一小量程的电流计。能否将这三种表的测量功能结合起来，制作一个能直接测量电压、电流、电阻的仪器呢？答案是肯定的，多用电表就是这样一种测量仪器。多用电表也称“万用表”，是一种集测量电压、电流和电阻等，科学实验、生产生活中应用广泛。图4-12是指针式多用电表的外形图。表的上半部是表盘，该多用电表的表盘上有三条刻度线，最上方的刻度线为电阻示数，中间的刻度线为直流电压、直流

3、电流和交流电压示数，最下方的刻度线表示量程为2.5V的交流电压示数。表的下半部有选择开关，可选择欧姆挡（Q）、直流电流挡（mA）、直流电压挡（Y）和交流电压挡（Y）,欧姆挡上的数值2 表示倍率，其他挡位的数值表示量程，测量时要注意量程和最小分度值。另外，还有标有正、负的测试笔插孔，机械调零及欧姆调零旋钮等。3 .多用电表的读数用多用电表测量电压、电流和电阻时如何读数呢？下面通过案例来说明。例如，在测量直流电压时，若选择开关对应的量程为2.5V,指针位置如图4-13所示。看第二排刻度线（可参考第一排数字），由此量程可确定刻度每大格（相邻有数字的刻度间）值为0.5V,每小格值为0.05V,即测量精

4、度为0.05Vo由指针位置可读得电压准确值为2V,估读值为小格值的I,即0.02V,所以电压测量值为2.12Vo在测量电流时，若选择开关对应的量程为IOOmA,指针位置如图4-14所示。看第二排刻度线（可参考第三排数字），由此量程可确定刻度每大格值为20mA,每小格值为2mA,即测量精度为2mA。由于指针位置接近92mA,所以电流测量值为92mA。请思考，第二排刻度线中为何标出三排数字？图4-14电流示数在测量电阻时，若选择倍率“X10”，指针位置如图4-15所示。看第一排刻度线，由刻度1015有5小格，可确定每小格值为1。由指针位置可读得刻度值为10.6,倍率为“X10”，电阻测量值为106

5、,图4-15电阻示数科学书屋数字式多用电表随着大规模集成电路的发展，数字式多用电表（图4-16）逐渐得到了广泛使用。数字式多用电表利用了数字电路技术，具有多方面的优点：测量值以数字形式直接显示，读数准确，可靠性好；体积小，质量轻，操作便捷；挡位多，功能全，适用性广等。4 图4-16数字式多用电表5 .用多用电表测量电学量实验目的（1）用多用电表测量电路元件的电压值。（2）用多用电表测量电路元件的电流值。（3）用多用电表测量电阻的电阻值。实验器材多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。实验原理与设计多用电表的核心是一个直流灵敏电流计G,即表头。表头与电阻、开关等组成

6、不同的测量电路。用多用电表测直流电流和电压的原理，实质上就是我们学过的分流和分压原理。在图4-17中，若将选择开关拨至触点“1”或“2”，可构成不同量程的电流表；若将选择开关拨至触点“3”或“4”，可构成不同量程的电压表；若将选择开关拨至触点“5”，可构成欧姆表。在图4-17中，Rs为可变电阻，用(即用+/?6)称为调零电阻，电阻挡的表头与直流电压挡的表头相同，如图中虚线框所示。待测电阻RX接入公共端(黑表笔)和测量端“5”后，形成闭合电路。根据闭合电路欧姆定律，由对图4-11的讨论可知，在电源电动势E和欧姆表内部总电阻确定的情况下，RX与/有着一一对应的关系。测量电阻前，需先将多用电表的两表

7、笔直接相连，调节调零电阻R1使指针满偏，以校准欧姆表内部的总电阻。安全警示注意用电安全。闭合开关前一定要确认电路连接正确，避免短路。小心使用多用电表,若待测量值无法估计，可先选择大量程挡测量，再调选合适的量程，以免损坏指针或烧坏电表。实验步骤(1)用多用电表测量电路元件的电压值按图4-18所示电路图连接实验器材，给小灯泡供电。1H图4-18实验电路图观察多用电表指针是否在零刻度。若不在零刻度，则用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针停于左端零刻度。将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，使其量程大于小灯泡两端电压的估计值。将两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，读出小灯泡两端的电压。(2)用多用电表测量通过电

8、路元件的电流值参照图4-18所示电路图，写出用多用电表测量小灯泡工作时电流值的实验步骤，并完成相关操作。(3)用多用电表测量电阻的电阻值检查多用电表指针是否仍在左端零刻度。估测待测电阻的电阻值，将多用电表的选择开关旋至合适倍率的欧姆挡。将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处。将表笔搭在待测电阻两端，读取被测电阻的阻值。通常电阻上的标称值与测量值之间有误差，算出对应的相对误差。实验完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置或交流电压最高挡；若长期不用，应取出电池。方法点拨(1)量程的选择原则测量电流和电压时，尽量使指针超过3量程。测量电阻时，尽量使指针落在

9、刻度盘中间区域。若不能估测电阻的大小,则先用中等倍率的某个欧姆挡试测,然后选择合适挡位再测。(2)多用电表使用的注意事项测试前，先检查指针是否指在左端“0”刻线，若没有,则要机械调零。测电阻时还要欧姆调零。测试时，手不要碰表笔的金属触针，以保证安全和准确测量。测电压时，红表笔接触点的电势高于黑表笔接触点的电势；测电流时，电流应从红表笔流入电表。实验结论请写出实验结论。讨论与同学分享测量结果，讨论多用电表的使用方法、读数要领、实验误差及如何应用于实际生活等方面的问题。请测量二极管的正、反向电阻，讨论并体会二极管的单向导电性。索养提升能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；会写实验步骤，能用多

10、用电表测量电压、电流和电阻，能注意实验安全；能分析实验数据，测得相关电学量，会分析实验误差;能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能有针对性地反思交流过程与结果。注意提升实验数据读取能力、联系实际的能力及交流讨论能力。科学探究迷你实验室自来水和盐水的电阻有多大取两根长810cm、内径约2cm、两端开口的玻璃管（或塑料管），先将两玻璃管的一端用塞子堵住，分别注入自来水、盐水，再用塞子堵住另一端。在两端塞子上插入针或硬导线作为引线。估计自来水和盐水的电阻值（或测试），选取合适倍率的欧姆挡。用多用电表分别测量自来水和盐水的电阻（图4-19）,验证你

11、所估计的电阻值和所选择的倍率挡的准确程度。图4-19实验器材物理在线请上网查阅相关内容，了解各种多用电表的使用方法.节练习1 .请撰写“用多用电表测量电学量”的实验报告，注意在报告中呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，并有针对性地讨论测量时的注意事项。参考解答：略2 .甲、乙两位同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，都把选择开关旋到“x1OO”挡,并能正确操作。他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“x1k”挡，乙把选择开关旋到“x1O”挡，但乙重新欧姆调零，而甲没有。两个同学的选挡谁正确？操作谁正确？为什么？参考解答：甲同学选挡正确，乙同学操作正确。选择开关旋到“x

12、1OO”挡，正确操作，指针偏转太小，说明所选挡位太小，所以应把选择开关选到“x1k”档，然后进行欧姆调零，再测电阻。由此可知，甲的选挡是正确的，但操作是错误的，乙的选挡是错误的，但操作是正确的。3 .关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法正确的是A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一个刻度盘B.电阻刻度是不均匀的C.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应D,电阻刻度上的零刻度与直流电流的零刻度线相对应参考解答：ABC4 .在使用多用电表测电阻时，要先将两表笔短接，调节表上欧姆调零旋钮，使指针指到表盘上电阻的示数为处。测量某电池的路端电压时，要将红表笔接到电池的极；测量电

13、流时，要使电流由表笔流入多用电表。参考解答：0,正，红5 .在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1和Ri以及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同_度刍I学想先将多用电表的红表笔连接电源的正极a,再将黑表笔分bRic及别连接电阻器R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是A.直流IoV挡J11B.直流0.5A挡%VC.直流2.5V挡D.欧姆挡参考解答：A6.多用电表可用来测量电阻、电流和电压。某次测量时，其表针指示如图所示。（1）若是选用倍率为“义100”的欧姆挡测电阻，则所测电阻的阻值为o如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是（选填“X10”“X100”或“X1k”）。（2）若是选用量程为50mA的电流挡测量电流，则所测电流为mA；若是选用量程为25OmA的电流挡测量电流，则所测电流为mA。（3）若是选用量程为IOV的电压挡测量电压，则所测电压为Vo参考解答：（1）680（660690均正确），1k（2） 34.5（34.434.6均正确），173（171174均正确）（3） 6.9（6.8-7.0均正确）请提问