实验十二 练习使用多用电表—2021高中物理一轮复习学案

实验十二练习使用多用电表

ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU,知识梳理·自测巩固

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．会使用多用电表测电压、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

欧姆表的外部构造如图甲，内部结构如图乙所示。G是内阻为R g、满偏电流为I g的电流表(表头)，R是可变电阻，也叫调零电阻，电池的电动势是E，内电阻是r。欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律。

红、黑表笔接触时，相当于被测电阻R x＝0，调节R使电流达到满偏，此时满足关系I g

＝E

R＋R g＋r

，这一过程叫欧姆调零，所以电流满刻度处是电阻挡的零点。

红、黑表笔不接触时，相当于被测电阻R x＝∞，此时电流为零，所以电流的零刻度位置是电阻挡的∞。

红、黑表笔接触电阻R x时，通过电流表的电流I x＝E

R＋R g＋r＋R x

，所以电流的I x处对应电阻挡的R x值。

注意：R x＝R＋R g＋r时I x＝I g

2，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。

三、实验步骤

(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中，需要先进行欧姆调零再进行测量，具体的过程用流程图可表示为：

(2)探索黑箱内的电学元件

探究项目应用挡位现象

电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同

二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大

电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，

且指针摆动越来越慢

电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数

(1)红进黑出：表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看)，电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表，从黑表笔流出。可以简记为“红进黑出”。

(2)区分两个“零点”：机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是定位螺丝；欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。

(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。

(4)勿忘欧姆调零：测电阻时，要选择合适的挡位，使指针分布在“中值”附近，每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。

(5)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆。

(6)测量电阻时，待测电阻要与其他元件及电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。

(7)多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。

五、误差分析

1．系统误差：

(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。

(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。

2．偶然误差：

(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。

(2)读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

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考点一多用电表的使用及读数

例1 (2020·黑龙江哈尔滨月考)(1)用多用电表准确测量了一个10 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大约为3 kΩ的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下哪些操作是必要的？请选择其中有用的，按操作顺序写出：DCA。

A．调节欧姆调零旋钮使表针指着欧姆零点

B．用螺丝刀调节表盘下中间部位的调零螺丝，使表针指零

C．将红表笔和黑表笔短接

D．把选择开关旋转到电阻×100位置

(2)如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。

①如果是用电阻×10挡测量电阻，则读数为60 Ω。

②如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为7.1 mA。

③如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为3.55 V。

[解析]本题考查多用电表的操作和读数。

(1)用多用电表测电阻时，指针指在表盘中央附近时测量比较准确，多用电表先测10 Ω的电阻，再测量阻值大约是3 kΩ的电阻，应换为电阻×100倍率，因此接下来的操作为把选择开关旋转到电阻×100位置，将红表笔和黑表笔短接，重新进行欧姆调零，即D、C、A。

(2)①欧姆表读数方法为表盘上的读数×倍率，则读数为6×10 Ω＝60 Ω；②用直流10 mA挡测量电流，则读数为7.1 mA；③用直流5 V挡测量电压，则读数为3.55 V。

方法总结：

欧姆表刻度盘特点及读数技巧

(1)欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘

①左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、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“偏角小换大倍率，偏角大换小倍率”(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除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。 ③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。

〔类题演练1〕

(2019·湖北四地七校期末)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示。微安表G 是欧姆表表头，其满偏电流I g ＝500 μA ，内阻R g ＝950 Ω。电源电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝1 Ω。电阻箱R 1和电阻箱R 2的阻值调节范围均为0～9 999 Ω。

(1)甲图中的a 端应与红(填“红”或“黑”)表笔连接。

(2)某同学将图甲中的a 、b 端短接，为使微安表G 满偏，则应调节R 1＝2_049 Ω；然后在a 、b 端之间接入一电阻R x 后发现微安表半偏，则接入的电阻值为R x ＝3_000 Ω。

(3)如图乙所示，该同学将微安表G 与电阻箱R 2并联，利用该电路图组装一个×100倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R 2＝950 Ω；用此欧姆表测量一个阻值约2 000 Ω的电阻，测量前应调节R 1＝1_024 Ω。

[解析] 本题考查多用电表欧姆挡原理。

(1)根据多用电表电流红进黑出可知a 端接红表笔。

(2)欧姆调零时根据闭合电路的欧姆定律I g ＝E R g ＋r ＋R 1

，解得R 1＝E I g －(R g ＋r )＝2 049 Ω；