高中物理选修3-1第四章第二课时多用电表的原理与使用讲解

4.2 多用电表的原理与使用
多用电表的原理
1.基本知识 (1)功能：多用电表曾叫“万用表”，是一种集测量交 流与直流 电压 、电流 和电阻 等功能于一体的测量仪器，它 具有用途多、量程广 、使用方便等特点． (2)构造：多用电表的核心是一只直流灵敏电流计G ，即 “表头”．表头与电阻串联组成测直流电压的电路，与电阻 并联组成测直流电流的电路，实质上是利用了电阻的 分压 和 分流 原理．
多用电表测电阻的原理
【问题导思】 1．多用电表欧姆挡对应的刻度为什么是不均匀的？ 2．怎样求多用电表欧姆对应的中值电阻？
1．“调零”原理 当红、黑表笔相接时(图4－2－2甲)，相当于被测电阻 Rx＝0，调节R的阻值，使E/(r＋Rg＋R)＝Ig，则表头的指针 指到满偏刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为刻度的零 点．因此，欧姆表的零刻度在表盘右端，r＋Rg＋R是欧姆表 的内阻．
压表的示意图，已知电流表G的量程为
0～100 μA、内阻为600 Ω，则在图中串
联的分压电阻R1和R2的阻值各为多大？
图4－2－4
【解析】 电流表的满偏电压Ug＝IgRg＝6×10－2 V，则
串联的两个电阻阻值分别为：.94×104
Ω，R2＝1100－4Ω＝105 Ω. 【答案】 4.94×104 Ω
【解析】 由Ig＝RE内，得R内＝IEg＝3×11.50－3 Ω＝500 Ω.
由23Ig＝R内＋E R1，得R1＝23IEg－R内＝250 Ω.
中值位置即电流为
1 2
Ig位置，则
Ig 2
＝
E R内＋R2
得R2＝R内＝
500 Ω.
【答案】 250 Ω 500 Ω
1.如图4－2－4所示为一双量程的电
(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触， 表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)． (6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压 最高挡．
2．测电阻时应注意的问题 (1)选挡后要进行欧姆调零． (2)换挡后要重新欧姆调零． (3)被测电阻要与电源、其他元件分离，不能用手接触 表笔的金属杆． (4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率． (5)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关 旋至“OFF”挡或交流电压最高挡． (6)若长期不用，应把电池取出．
105 Ω
使用多用电表测电阻
【问题导思】 1．测电阻的具体步骤如何？ 2．应注意哪些问题？
1．使用多用电表测电阻的步骤 (1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要 用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零． (2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其 尖端对准欧姆挡的合适挡位． (3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋 钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处．
将上述中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理顺序 是________(填写步骤的代号)；若操作正确，上述D步骤 中，指针偏转情况如图4－2－5所示，则此未知电阻的阻值 Rx＝________.
图4－2－5
【解析】 用多用电表的欧姆挡测未知电阻时，指针停 在中值(中心位置)附近时测量误差较小，当用“×100 Ω” 的挡测量时，指针停在0 Ω附近，说明该待测电阻的阻值相 对该挡比较小，为了提高测量精度，应换低倍率“×10 Ω” 的挡来测量，换挡之后，必须重新欧姆挡调零，之后再接入 未知电阻进行测量和读取数据，测量后暂时不使用此多用电 表，应将选择开关置于交流电压最高挡上，这是为了安全， 保证多用电表不受意外损坏，如下次再使用这个多用电表测 电流、电压时，一旦忘了选挡，用交流电压最高挡虽然测不 出正确结果，但不会把多用电表烧坏．
央，所以一般电阻挡的内阻称为中值电阻．
3．刻度不均匀 由I＝R＋Rg＋E r＋Rx可以知道，不同的Rx对应不同的电 流I，如果在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻Rx值，可 以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值，但是，由于Rx与 I不是线性关系，所以电阻挡的刻度是不均匀的．
如图4－2－3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， 其中电源的电动势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刻度处应标多少阻值？当用 它测量某电阻时，指针恰好指在中间位置， 图4－2－3 被测电阻为多少？
图 4－2－1
2．思考判断 (1)测量时，不可用手接触表笔金属部分．(√) (2)测量电阻时，表的指针偏转角度越大，误差就越 小．(×) (3)多用电表若长期不用，应把电池取出．(√) 3．探究交流 多用电表如此神奇，你知道多用电表有哪些用途吗？一 段有胶皮的电线怎样快速检测它里面导线有没有断呢？ 【提示】 多用电表可以测量电压、电流、电阻等．用 多用电表欧姆挡可以快速检测导线有没有断．
2．思考判断 (1)用欧姆表测电阻时，指针摆动的角度越大，则被测 电阻越大．(×) (2)测量电阻时如果指针偏转过大，应将多用表的选择 开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量．(√) 3．探究交流 欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞吗？ 【提示】 无论选欧姆表的哪一个挡进行测量都是R2＝ 0时指针满偏，Rx→∞时，I＝0，指针不偏，所以欧姆表的 每一挡的测量范围都是0～∞.
操作实践——练习使用多用电表基本知识
如图4－2－1所示是一种多用电表外形图，表的上半部 分为 表盘 ，下半部分是 选择开关 ，周围标有测量功 能的区域及量程．将选择开关旋转到电流挡，多用电表内的 电流表电路 就被接通，将选择开关旋转到电压挡或电阻 挡，表内的 电压表电路 或欧姆表电路 就被接通．在不使用 时，就把选择开关旋到 OFF 挡，或交流电压最高挡．
甲
乙
图4－2－2
当红、黑表笔不接触时(图乙)，相当于被测电阻Rx＝ ∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指
的位置是刻度的“∞”点．
2．中值电阻
R＋Rg＋r是多用电表电阻挡的内阻，当被测电阻Rx＝R
＋Rg＋r时，通过表头的电流I＝
E R＋Rg＋r＋Rx
＝
Ig 2
，即通
过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中
用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值， 若将选择倍率的旋钮拨至“×100 Ω”的挡时，测量时指针停 在刻度盘 0 Ω 附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供 选择的步骤：
A．将两根表笔短接 B．将选择开关拨至“×1 Ω”挡 C．将选择开关拨至“×10 Ω”挡 D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数 E．调节调零电阻，使指针停在 0 Ω 刻度线上 F．将选择开关拨至交流电压最高挡上