实验11练习使用多用电表学案

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实验11练习使用多用电表学案

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莲山 课件 w w w.5Y k J.C om

实验11 练习使用多用电表
 
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法.
2.会用多用电表测电压、电流及电阻.
3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件.
二、实验原理
(一)电流表与电压表的改装
1.改装方案
 改装为电压表 改装为大量程的电流表
原理 串联电阻分压 并联电阻分流
改装原理图   
分压电阻或分流电阻 U=Ig(Rg+R)
故R=UIg-Rg
IgRg=(I-Ig)R
故R=IgRgI-Ig

改装后电表内阻 RV=Rg+R>Rg RA=RRgR+Rg<Rg

2.校正
(1)电压表的校正电路如图1所示,电流表的校正电路如图2所示.
 
图1           图2
(2)校正的过程是:先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端,然后闭合开关,移动滑动触头,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正.
(二)欧姆表原理(多用电表测电阻原理)
1.构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.
 
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联.
外部:接被测电阻Rx.
全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx.
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=ERg+R+r+Rx.
3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零.
(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲)
(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”.(图乙)
(3)当I=Ig2时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻.
(三)多用电表
1.外部构造(如图所示)
(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等.
(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程.
 
2.欧姆表原理
(1)内部电路简化如图所示.
 
(2)根据闭合电路欧姆定律:
①当红、黑表笔短接时,Ig=ERg+R+r;
②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,I=ERg+R+r+Rx;
③当I中=12Ig时,中值电阻R中=Rg+R+r.
(四)二极管的单向导电性
1.晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图甲所示.
 
2.晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示.
3.将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极.
三、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.
四、实验步骤
1.观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.
2.机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零.
3.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔.
4.测量小灯泡的电压和电流.
(1)按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压.
 
(2)按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.
5.测量定值电阻
(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;
(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.
五、注意事项
1.多用电表使用注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.
(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”位置,调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮.
(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应挡位的倍率.
(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.
(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表.
(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.
(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.
  (2018•遵义模拟)(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:
 
①旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线.
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置.
③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件____________.
使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”).
④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到此较准确的待测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤.并按________的顺序进行操作,再完成读数测量.
A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
(2)如图所示,为多用电表的表盘,测电阻时,若用的是“×100”挡,这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω;测直流电流时,用的是100 mA的量程,指针所示电流值为________mA;测直流电压时,用的是50 V量程,则指针所示的电压值为________V.
 
解析:(1)①电表使用前要调节调零旋钮,使指针指在0刻线位置,故调节S旋钮;
③欧姆表测量前要进行欧姆调零,故调节T旋钮使指针指向电阻0刻线;
④指针偏转度过小,说明电阻偏大,故需选择较大的倍率;每次换挡要重新调零然后测量电阻,故步骤为ADC;
(2)欧姆表读数=刻度盘读数×倍率=16×100 Ω=1600 Ω;选用量程为100 mA的电流挡,读数选取中间刻度第二排,读数为:48 mA,选用量程为50 V的电压挡,读数选取中间刻度第二排,读数为:24.0 V.
答案:(1)①S ③T 0刻线 ④ADC
(2)1 600 48 24.0
 
1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘
(1)左∞右0:电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零与电流、电压最大刻度重合.
(2)刻度不均匀:左密右疏.
(3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数应再乘以该挡的倍率.电流、电压挡是量程范围挡.
在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“∞”处).
2.读数技巧
(1)欧姆表的读数
①为了减小读数误差,指针应指在表盘13到23的部分,即中央刻度附近.
②指针示数的读数一般取两位有效数字.
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积.
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位.
 
一、多用电表对电路故障的检测
1.断路故障的检测方法
(1)用直流电压挡:
a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏.
b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.
(2)用直流电流挡:
将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路.
(3)用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.
2.短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.
(2)用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路.
二、误差分析
1.偶然误差
(1)估读时易带来误差.
(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大.
2.系统误差
(1)电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换电池.
(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值.
  (2013•课标全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图甲所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:
多用电表;
电压表:量程5 V,内阻十几千欧;滑动变阻器:最大阻值5 kΩ;导线若干.
 
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔________,调零点.
(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电压表的示数如图丙所示.多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.
 

(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12 kΩ和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ.
 
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图丁所示.根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为________V,电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.
解析:(1)使用多用电表测电阻前,应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零;
(2)多用电表电流为“红进黑出”,题图甲中外电路电流由2到1,所以红表笔应连1端.
(3)多用电表挡位为×1 k,指针指15,则R=15×1 kΩ=15.0 kΩ,由题图丙知电压表读数为3.60 V.
(4)当滑动变阻器连入电路的阻值为零时,多用电表所测电阻为外电路电阻,即电压表内阻,所以电压表内阻为12.0 kΩ.
(5)15.0 kΩ为多用电表电阻挡的中值电阻,中值电阻阻值即内电路阻值,所以电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为15.0 kΩ,设内电路电池电动势为E,则当电压表示数为4.00 V时,E15+12=412,解得:E=9.00 V.
答案:(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0

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