2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1课件：_第二章第8节多用电表的原理

8 多用电表的原理
一、欧姆表 【情境思考】 欧姆表依据什么原理制作的? 提示:闭合电路的欧姆定律。
1.内部构造:欧姆表由_电__流__表__改装而成,它内部主要由电流表(表头)、_电__源__和 _可__变__电__阻__三部分组成。 2.测量原理(如图所示)
(1)当红、黑表笔短接时,调节R使指针满偏,相当于被测电阻为零,此时有
和20 Ω的电阻分别接到两表笔之间时,发现电流计指针指示的位置几乎一样,
很难区分。进一步研究后他认为,只有所测电阻与欧姆表总内阻相当时,测量结
果才比较准确。为此他想到了将小量程电流表改装成大量程电流表的方法,设
计了如图乙所示的电路,并联电阻R1后,可使干路电流是流经电流计电流的n倍。
若要测量阻值约20 Ω的电阻,n的取值最合适的是
成如图甲所示的电路,此时电阻R1与电流表G并联,R1起分流作用,原电流表改装
成较大量程的电流表。根据并联电路的特点有(I-Ig)R1=IgRg。电流表的最大测
量值为I= Ig (Rg +R1) = 0.000 1A (≈1 100A0+。0.1)
R1
0.1
当开关接到C、D上时,电路变成如图乙所示的电路,此时电阻R2与电流表G串联, R2起分压作用,原电流表改装成电压表,根据串联电路的特点,电压表的最大测量 值为U=Ig(Rg+R2)=0.000 1×(1 000+99 000) V=10 V。
【解析】选A、D。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,正确答案为A、D。
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
度处换成电阻刻度,其电阻值应为
。
;电流表3 mA刻
【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,Ig=
【素养训练】
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,其中电池电动
势E=1.5 V,改装后,原来电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置,则2 mA刻度处
应标为
,1 mA刻度处应标为
。
【解析】由R内=IEg
=
1.5 =V500
3mA
Ω
I1=
R内
E,
+R
x1
=1.52VmA
500+R x1
此时时 电有 流表Ig=指r针 R指Eg 在R刻,度当盘外中加央电,阻该R电x=阻R+叫Rg_+中_r_时值__,电_电_阻_流_。为I=
Rx
E Rg
R
r
=
1 2
Ig,此
二、多用电表 【情境思考】
图示为电压表还是电流表?接哪两个接线柱时量程较大? 提示:电流表,接a、b接线柱时量程较大。
1.用途:共用一个表头,可以分别测量_电__压__、_电__流__和_电__阻__等物理量。 2.最简单的多用电表原理图
2.刻度标注
(1)“0”标注
当红、黑表笔相接时(如图甲所示),相当于被测电阻Rx=0,调节R的阻值,使 表r 刻RE度g 的R 零=I点g,则。表注头意的此指时针欧指姆到表满的刻内度阻,是所(以r+刻Rg+度R)盘。上指针指在满偏处定为欧姆 (2)“中值”标注
保持R不变,在两表笔间接一电阻Rx时,如图丙所示,使电流表指针恰指到满刻度 的一半,即 Ig 处,则此时Rx=Rg+R+r,称为中值电阻,等于欧姆表内电阻值。
C.3
D.都不正确
【解析】选A、C。选直流电压挡时,红、黑表笔分别接高、低电势点,若指针偏
转,说明a、b两点有电压,其他地方完好而a、b之间有断路;若指针不偏转,说明a、
b两点电势相等,a、b之间必短路,1正确。选欧姆挡时,已启用欧姆表内电源,必
须将外电路电源断开,故2是错误的。而3显然正确,故选项A、C正确。
答案:较大量程的电流 0～1 A 电压 0～10 V
【加固训练】
某同学学习了欧姆表原理后,想自己设计并改装一个欧姆表。他手上有如下器
材:量程100 μA、内阻500 Ω的电流计;电动势1.5 V的一节干电池;滑动变阻
器、电阻箱和若干定值电阻。他设计的电路如图甲所示,实验时他将两表笔短
接,电流计指针满偏时,他计算出电路中的总电阻为15 kΩ,然后他将一个10 Ω
()
A.n=10 000 C.n=100

B.n=1 000 D.n=10
【解析】选B。由于要测量阻值约为20 Ω的电阻,为使测量结果比较准确,
则n=有IR1R≈内20RΩ1 ,干=1路5750电210,流故In=的R取E内值,流最RE经1适电合流的计是电1流00I′0=,故选,所项以ARE内、C、D错
如图所示,当单刀多掷开关接通1时,可作为_电__流__表__使用;接通2时,可作为 _欧__姆__表__使用;接通3时,可作为_电__压__表__使用。
【易错辨析】
(1)欧姆表的红表笔接内部电源的正极。 ( × )
(2)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡是共用一个表头。
(√)
(3)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部提供电源的。
【生活情境】 将电流表、电压表和欧姆表集于一体便做成了方便实用的“多用电表”。搞家 电维修的师傅利用一块多用电表便能查出家用电器出现的各种故障。如电视机 无光、无声,收音机收不到电信号,洗衣机不转等。
探究: (1)多用电表使用前,应调整什么位置,其目的是什么? (2)用多用电表测电阻时,有两个“调整”,分别指什么?
I
R1
20
误,B正确。
【拓展例题】考查内容:用多用电表检测电路故障
【典例】(多选)在如图所示的电路中,闭合开关S时,灯不亮,已经确定是灯泡断
路或短路引起的,在不能拆开电路的情况下(开关可闭合,可断开),现用一个多
用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路做了如下检查并作
出判断(如表所示): 次序 操作步骤
【解析】选B。欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀,读数误差最小;欧姆表的中
值电阻R中等于欧姆表的内电阻R内,由闭合电路欧姆定律可知,满偏时:Ig=
半偏时: 12Ig= R内E+,R联中立解得:R中=R内=
E Ig
=
Ω=1.55 000
300 106
Ω=5
kΩ,欧姆
E,
R内
表的中值电阻为5 kΩ,欧姆表能准确测量的阻值范围是:3～8 kΩ。
(4)使用欧姆表时,每换一次挡都需要重新进行欧姆调零。
(√)
( ×)
知识点一 欧姆表原理 1.原理如图所示
(1)测量原理:闭合电路的欧姆定律。 (一2一)欧对姆应表,如由果电将流表表盘改上装的而电成流:通值过改表为头电的阻电值流,就为可I=以Rx从表RE盘 R上g 直r 接,读Rx与出电电流阻I 的数值,这样就制成了一个欧姆表。 (3)欧姆表的内阻:式中R+Rg+r为欧姆表的内阻。 (4)欧姆调零:式中R为变阻器,也叫调零电阻。通过调节它,可以使欧姆表指针 指向“0”位置。
E
Ig= Rg R r 。
(2)当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时,根据闭合电路的欧姆定律可得,通过表
E
头的电流I= (r Rg R) R x 。改变Rx,电流I随着改变,因此每个Rx值都对应一
个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出
被测电阻的阻值。
(3)当不接电阻直接将两表笔连在一起时,调节滑动变阻器,使电流表达到满偏,
现象和结论
1
闭合开关,选直流电压挡,红、黑表 指针偏转,灯断路;指针不偏转,
笔分别接a、b
灯短路
2
闭合开关,选欧姆挡,红、黑表笔分 指针不动,灯断路;指针偏转,灯
别接a、b
短路
3
断开开关,选欧姆挡,红、黑表笔分 指针不动,灯断路;指针偏转最大,
别接a、b
灯短路
以上操作和判断正确的是
()
A.1
B.2
知识点二 多用电表的改装及电流的流向 1.多用电表的改装原理 如图甲、乙、丙所示,分别为电流表、欧姆表、电压表的示意图,把它们组合在 一起构成多用电表,如图丁所示。
2.电流表的改装原理:由同一表头并联不同电阻改装而成的量程不同的电流表。 3.电压表的改装原理:由同一表头串联不同电阻改装而成的量程不同的电压表。 4.欧姆表的改装原理:将对应Rx的电流刻度值改为电阻值,即为欧姆表。
E,
Rg 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= E ,解得R=1 000 Ω。电流I′=3 mA时,
I′=
E,
Rg R0 R
解得RR′g=5R000
R
Ω。
答案:(1)C (2)N M (3)1 000 Ω 500 Ω
若指针指在满刻度的 3 处,则待测电阻的阻值为
4
Ω。
Ω。
【解析】将红、黑表笔短接,调节调零电阻的阻值,当电流表指针满偏时
Ig=
Rg
E r
,欧R 0姆表的内阻R内=Rg+r+R0=
E Ig