第3节 科学测量：用多用电表测量电学量 第4节 科学用电(略)

第3节科学测量：用多用电表测量电学量第4节科学用电(略)核心素养物理观念科学思维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。

知道科学研究中实验结论可重复的重要性。

一、认识多用电表1.欧姆表的构造欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。

欧姆表内部电路如图所示，由表头G、电源、调零电阻R1(一个可变电阻)三者串联而成。

在欧姆表外部，红、黑表笔间接上被测电阻后，就与欧姆表内部电路一起组成了闭合电路。

2.欧姆表原理(1)欧姆表测量电阻的理论根据是闭合电路欧姆定律，所以通过表头的电流为I＝ER x＋R1＋R g＋r，R x与电流I一一对应，故可以将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这样就制成了一个欧姆表(如图丙)。

其中，R1叫调零电阻，R1＋R g＋r为欧姆表的内阻。

(2)当红、黑表笔断开时(如图乙)，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流为零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时(如图甲)，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”。

(3)I与R x不是线性关系，欧姆表的刻度不均匀。

(4)欧姆表指针偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小。

(5)中值电阻：当外加电阻R x＝r＋R g＋R1时，电流为I＝ER x＋R＋R g＋r＝12I g，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻。

3.多用电表的外部结构指针式多用电表如图所示是一种指针式多用电表外形图，表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能的区域及量程。

表盘上还有机械调零旋钮、欧姆调零旋钮红黑表笔插孔等。

二、多用电表的读数1.五分估读：如图所示，在测量直流电压时，若选择开关对应的量程为2.5 V，看第二排刻度线，由此量程可确定刻度每大格值为0.5 V，每小格值为0.05 V，即测量精度为0.05 V。

读数时要估读到分度值的五分之一，也就是由指针位置可读得电压准确值为2.1 V，估读值为小格值的25，即0.02 V所以电压测量值为2.12 V。

电压示数2.二分估读：如图所示，在测量直流电流时，若选择开关对应的量程为100 mA，看第二排刻度线，由此量程可确定刻度每大格值为20 mA，每小格值为2 mA，即测量精度为2 mA。

读数时要估读到测量精度的二分之一，这时要求“半格估读”，即不足半格的略去，超过半格的要按半格读出或整格读出。

图中指针位置接近92 mA，所以电流测量值为92 mA。

电流示数3.十分估读：在测量电阻时，若选择倍率“×10”指针位置如图所示，看第一排刻度线，由刻度10～15有5小格，可确定每小格值为1，读数时要估读到分度值的十分之一，由图中指针位置可读得刻度值为10.6，倍率为“×10”，电阻测量值为106 Ω。

电阻示数三、用多用电表测量电学量1.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。

2.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。

3.实验原理与设计如图是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。

(1)当选择开关拨至触点1或2，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大。

(2)当选择开关拨至触点3或4时，表头与电阻串联，所以3、4为电压挡。

由于串联阻值的大小不同，量程也不同。

(3)当选择开关拨至触点5时，接通内部电源，此时为欧姆挡。

4.实验步骤(1)用多用电表测量电路元件的电压值①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。

②用直流电源对小灯泡正常供电。

根据待测电压的估计值，将选择开关旋转到直流电压挡的适当量程。

③将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔，用红、黑表笔使多用电表并联在小灯泡两端，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。

测量直流电压④根据所选量程以及指针所指的刻度值，读出多用电表的示数。

(2)用多用电表测量通过电路元件的电流值①根据待测电流的估计值(未知时，从最大量程试测)。

将选择开关旋转到直流电流挡的适当量程。

②将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔，将多用电表串联在电路中，使电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出。

检查无误后再闭合开关S，如图所示。

测量直流电流③根据所选量程以及指针所指的刻度值，读出多用电表的示数。

(3)用多用电表测量电阻的电阻值①检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的“0”刻度线处。

若不指“0”，可用小螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零。

②将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。

③根据被测电阻阻值，选择合适的倍率，把两表笔短接，观察指针是否指在电阻挡的“0”刻度位置，若没有，则调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0”刻度位置——也叫欧姆调零。

④将被测电阻接在两表笔之间，如果指针偏角过小(大)，需要更换更大(小)倍率欧姆挡。

⑤待指针稳定在表盘中央刻度附近后，读出指针在刻度盘上所指的欧姆数，根据选择开关所对应的电阻挡的倍率，用欧姆数乘以倍率，即得测量结果。

⑥重复③～⑤，测量下一个电阻。

⑦测量完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最高挡；若长期不用，应取出电池。

5.注意事项(1)在不知道待测电阻的估计值时，应先从高倍率开始。

(2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。

(3)指针稳定时指表盘刻度中央附近较准，应选用合适挡位，每次换挡后再次测量前必须重新欧姆调零。

(4)测量时必须将待测电阻与电源和其他元件断开，使红、黑表笔分别与电阻两端接触良好。

[试题案例]一、欧姆表原理[例1]如图所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池的电动势E＝1.5 V，经改装后，若将原电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标的阻值是多少？当用它测量某电阻时，指针恰好指在中间位置，被测电阻为多少？解析由I g＝ER内，得R内＝EI g＝ 1.53×10－3Ω＝500 Ω。

由23I g＝ER内＋R1，得R1＝3E2I g－R内＝250 Ω。

指针指在中间位置，流过电流表的电流为12I g，则I g2＝ER内＋R2，解得R2＝R内＝500Ω。

答案250 Ω500 Ω方法凝炼欧姆表的改装实质用均匀的电流反映不均匀的电阻，抓住欧姆调零的电流表达式和测任意电阻时电流的表达式，进行联立求解，可以求出R x(即表盘刻度数值)。

[针对训练1]把一量程6 mA、内阻100 Ω 的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材：A.电源E＝3 V(内阻不计)；B.变阻器0～100 Ω；C.变阻器0～500 Ω；D.红表笔；E.黑表笔。

(1)变阻器选用________。

(2)红表笔接________端，黑表笔接________端。

(3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________；电流表3 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________。

解析(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏I g＝ER g＋R0，解得R0＝400 Ω，故变阻器应选C。

(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端。

(3)电流I＝2 mA时，有I＝ER g＋R0＋R x，解得R x＝1 000 Ω。

电流I′＝3 mA时，I′＝ER g＋R0＋R x′，解得R x′＝500 Ω。

答案(1)C(2)N M(3)1 000 Ω500 Ω二、多用表的使用[例2] (多选)如图所示是简化的多用电表的电路图。

选择开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是()A.S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大B.S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C.S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D.S与5连接时，多用电表就成了欧姆表解析S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1＋R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻。

综上所述，选项A、D正确。

答案AD[针对训练2]图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。

图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。

虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。

该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。

图(a)(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。

(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。

A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R 6，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时，调整R 6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R 1＋R 2＝________ Ω，R 4＝________ Ω。

(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。

若此时B 端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B 端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B 端是与“5”相连的，则读数为________。

(结果均保留3位有效数字)图(b)解析 (1)为了确保电流“红”进“黑”出，A 端应与“黑”色表笔相连接。

(2)R 6应是欧姆挡的欧姆调零电阻，故B 项正确。

(3)当换挡开关接2时，为直流电流1 mA 挡，满足I g R g ＝(I －I g )(R 1＋R 2)，得R 1＋R 2＝160 Ω。

当换挡开关接4时，为直流电压1 V 挡，则满足U ＝I (R并＋R 4)，R 并＝R g （R 1＋R 2）R g ＋（R 1＋R 2）＝120 Ω，得R 4＝880 Ω。