选修3-1第二章 第8、9节 多用电表的原理和实验：练习使用多用电表

图 2－8－7
解析：使用欧姆挡时需要电表内接电源，所以 3、4 为电阻 挡；由于串联电阻具有分压作用，所以将灵敏电流计的表头改
装成电压表时应串联电阻，故 5、6 为电压挡，又因串联电阻越
大，量程越大，所以在测量时选择 50 V 量程，应将开关 S 拨到
6 位置；由并联电阻的分流作用知 1、2 为电流挡，1、2 两挡测
图 2－8－3
【例 1】如图 2－8－3 所示为欧姆表的原理示意图，其中，
电流表的满偏电流为 300 μA，内阻 rg＝100 Ω，调零电阻最大
值 R＝50 kΩ，串联的固定电阻 R0＝50 Ω，电池电动势 E＝1.5 V．
当测量电阻 Rx 时，指针恰好指在表盘中央，则电阻 Rx 的阻值是 多少？
图 2－8－8
解：当双刀双掷开关接到 a、b 上时，由电路图可知，表头 与电阻 R1 并联，起分流作用，此时电流表 G 改装成大量程的电 流表，由并联电路的特点可得
IgRg＝(I－Ig)R1 IgRg 解得 I＝ ＋Ig≈1 A R1
当双刀双掷开关接到 c、d 上时，表头与电阻 R2 串联，起 分压作用，所以电流表 G 改装成电压表，由串联电路特点可得 U＝Ig(Rg＋R2)＝10 V.
【实验步骤】 (1)测量直流电压： ①将选择开关置于直流电压 2.5 V 挡，测 1.5 V 干电池的电 压．
②将选择开关置于交流电压 250 V 挡，测 220 V 的交流电 压．
(2)测电流：将选择开关置于直流电流 10 mA 挡，测量 1.5 V 干电池与 200 Ω电阻串联回路的电流．
(3)测定值电阻： ①将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡，短接红、黑表笔， 调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”． ②将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出 表盘指示的电阻数值，并与标准值比较，然后断开表笔． ③将选择开关置于欧姆挡的“×100”挡，重新调整“欧姆 调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”，然后测定几百欧、几千欧的 电阻，并将测定值与标准值进行比较．
5．下列说法中正确的是( A ) A．欧姆表的每一挡的测量范围是 0～∞ B．用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小 是一样的 C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央时，误差越 大 D．用欧姆表测电阻，选不同量程时，指针越靠近右边误 差越小
知识点 1
欧姆表及其工作原理
电流表 1．欧姆表是由___________改装而成，它内部主要有 电流表 电源 电阻 ___________、_____________、_____________.
解：用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路的欧姆定 律，当电流表满偏时有 E Ig＝ ，R 内为欧姆表的内阻 R内 E 1.5 所以 R 内＝ ＝ Ω＝5 000 Ω Ig 300×10－6 用此欧姆表测量电阻 Rx 时，指针指在表盘中央，有 1 E E 2Ig＝R内＋Rx＝2R内 得 Rx＝R 内＝5 000 Ω.
E 图丙)，由闭合电路的欧姆定律有 I＝ ，改变 Rx， Rg＋r＋R＋Rx
电流 I 随着改变，每一个阻值 Rx 对应一个电流值，将电流刻度
转换成电阻标度，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．
E 1 3．中值电阻：由 I＝ 可得，当 Rx＝R 内时，I＝ Ig， 2 R内＋Rx 指针半偏，此时 R 中＝R 内＝r＋R＋Rg，通常把此时的 Rx 的值(即 表盘中央的标度)称为中值电阻． E 4．欧姆表的表盘刻度特点：由 I＝ 可知，Rx 与 I 是 R内＋Rx 非线性关系，表盘刻度不均匀．从表盘上看，“左密右疏”， 电阻零刻度是电流最大刻度，电阻“∞”刻度是电流零刻度．
1．欧姆表的工作原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图 2 －8－2 所示，G 是电流表(表头)，内阻为 Rg，满偏电流为 Ig， 电池的电动势为 E，内阻为 r，电阻 R 是可变电阻，也叫调零电
阻．
图 2－8－2
2．刻度标注 (1)“0 Ω”标注：当红、黑表笔相接时(如图 2－8－2 甲)， 此时被测电阻 Rx＝0，调节调零电阻 R，使表头达到满偏电流，
注意：①二极管的单向导电性：如图 2－8－9，电流从正 极流入时电阻较小，从正极流出时电阻较大．
图 2－8－9 ②欧姆表中电流的方向：电流从黑表笔(“－”)流出，经 过待测电阻，从红表笔(“＋”)流入． (5)实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于 “OFF”挡或交流电压最高挡．
【注意事项】 (1)多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零 刻度．若有偏差，应使用螺丝刀调整“指针定位螺丝”，使指 针指到表盘左端零刻度．
【例 2】多用电表是实验室和日常实验中常用的仪器之一， 它具有测量电压、电流和电阻等多种测量功能．如图 2－8－7 所示是多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将开关 S 拨到________或________位置；若测量电压时只有 10 V 和 50 V 两个量程，在测量时选择 50 V 量程．应将开关 S 拨到 ________位置；若测量电流时只有 25 mA 和 100 mA 两个量程， 在测量时选择 25 mA 量程，应将开关 S 拨到________位置．
3．用多用电表测量通过小灯泡的电流，应将多用电表的选
大于 直流电流挡 择开关旋至__________________，其量程应________通过小灯
红 泡电流的估计值，电流应从________表笔流入电表． 4．多用电表做欧姆表使用时，电表内部的电源接通，电流 黑 红 从欧姆表的______表笔流出，经过被测电阻，从______表笔流 中央附近 入，指针指在刻度盘____________所测的电阻较准确．
8 9
多用电表的原理
实验：练习使用多用电表
1．在直流电源对小灯泡供电的情况下，测量电路某两点的Hale Waihona Puke Baidu
电压表 电流表 电压用________，测量电路通过的电流用________，粗测导体
欧姆表 的电阻用________． 2．在直流电源对小灯泡供电的情况下，用多用电表测小灯 直流电压挡 泡的电压，应将多用电表的选择开关旋至_______________，其 大于 量程应________小灯泡两端电压的估计值，注意红表笔接触点 高 的电势比黑表笔________．
量程和挡位 的______________的选择，如测 1.5 V 直流电压，应选择的量 直 2.5 V 程挡位是________流电压________挡；测 5 mA 的直流电流时， 直 10 mA 应选用________流________挡；测 220 V 交流电压时，应选用
交 250 V ________流电压________挡． 欧姆 3．用多用电表测电阻时，要将选择开关扳到_______挡上， 负 红表笔连接表内电源的________极，黑表笔连接表内电源的 正 欧姆调零 ________极．选好量程后，要____________，然后测量．测量
E ，这时整个电路中的总电阻为欧姆表的总内阻， 即 Ig＝ Rg＋r＋R R内＝r＋R＋Rg，因此时 Rx＝0，所以满偏电流 Ig 处应标注“0
Ω”．
(2)“∞ Ω”标注：当红、黑表笔不接触时(如图乙)，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欧姆表刻度的“∞”点． (3)其他刻度的标注：当红、黑表笔间接入待测电阻 Rx 时(如
练习使用多用电表 【实验目的】 (1)知道多用电表的测量原理，熟练使用多用电表． (2)会用多用电表测电压、电流、电阻以及探测电路中的未 知元件和查明电路故障． 【实验器材】 多用电表、1.5 V 干电池、220 V 交流电源、阻值不同的定 值电阻若干、二极管等．
【实验准备】 (1)观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量 程． (2)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，则可用小螺丝刀调整“指针定位螺丝”，使指针指 到表盘左端零刻度． (3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔．
(4)测量二极管的正反向电阻： ①测正向电阻：将选择开关置于欧姆挡的“×10”挡，短 接红、黑表笔，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”． 黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，读出欧姆表指示 的电阻数值，乘以倍率，记下正向阻值．
②测反向电阻：将选择开关置于欧姆挡的“×1k”挡，短
接红、黑表笔，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”． 黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，读出欧姆表指示 的电阻数值，乘以倍率，记下反向阻值．
IgRg＋R2 IgRg 电流的对应量程分别为 I1＝ ＋Ig，I2＝ ＋I ，故 R1 R1＋R2 g
选择 25 mA 量程时，应将开关 S 拨到 2 位置． 答案：3 4 6 2
【触类旁通】 2．如图 2－8－8 所示，是一个电流表、电压表两用表的电 路，电流表 G 的量程是 100 μA，内阻是 1 000 Ω，电阻 R1＝0.1 Ω，R2＝99 000 Ω.当双刀双掷开关接到 a、b 上时，电流表改装 结果是什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关接到 c、d 上 时，电流表改装结果是什么表？其量程是多少？
图 2－8－5
图 2－8－6
2．测量原理 (1)测直流电流和直流电压的原理，就是电阻的分流和分压 原理． (2)多用电表电阻挡(欧姆挡)原理． 多用电表欧姆挡电路原理如图 2－8－6 所示．当待测电阻 Rx 接入如图所示电路后形成闭合回路．由闭合电路欧姆定律可 E 知，流过新表头的电流为 I＝ ，式中 r′是 R1 r′＋r＋R′＋Rx 和 R2 串联后与 Rg 并联的等效电阻，R′是 R5 和 R6 串联的等效 E 电阻．从此式可解出 Rx＝ －r－r′－R′.可见，Rx 与 I 有着一 I 一对应的关系，如果在刻度盘上直接标出与 I 对应的 Rx 的值， 则就能从刻度盘上直接读出待测电阻 Rx 的值．
【触类旁通】 1．若某欧姆表表头的满偏电流为 5 mA，内接一节干电池， 电动势为 1.5 V，做好测量前的准备工作后，将待测电阻接入红、
3 黑表笔之间，指针偏转至满刻度的4处，则该欧姆表的内阻为
________，待测电阻的阻值为__________． 300 Ω 100 Ω
知识点 2
多用电表
1．多用电表是一种多功能仪表，一般可以用来测量电压、
2．欧姆表内部电路如图 2－8－1 所示，已知电流表内阻
Rg.
(1)当 A、B 间电阻 R＝0 时，调节
R1 使电流表恰好指针满偏，将此时指针
所指的刻度线标为____Ω，由闭合 0 E Rg＋r＋R1 电路欧姆定律知 I ＝________________.
g
图 2－8－1
(2)保持 R1 不变，在 A、B 间接一电阻 R 时，使电流表指针 Ig Rg＋r＋R1 恰指到满刻度的一半，即______处，则此时R ＝____________， 2 此处电阻刻度称为中值电阻． (3)当 A、B 间断开时，电路不闭合，电流表指针指在电流 ______刻度上，表示此时 A、B 间的电阻为________． 0 ∞ E Rg＋r＋R1＋R (4)由闭合电路欧姆定律__________________知，每一个电 流值都对应一电阻值 R，将电流刻度换成电阻标度，即将电流 欧姆 表改装成________表，就可直接测电阻了．
完毕，应把选择开关旋转到 OFF 挡．
1．多用电表的内部构造 如图 2－8－5 是简化的多用电表电路图．它由表头 G、直
流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换
开关 S 等部分组成．其中 1、2 为电流测量端，3、4 为电压测 量端，5 为电阻测量端．测量时，黑表笔插入“－”插孔，红 表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相应的测 量端．使用时，电路只有一部分起作用．
电阻 电流 ________、________等，并且每一种测量都有几个量程．表的
表盘 上半部分是________，表盘上有电阻、电流、电压等各种量程 选择开关 的刻度．下半部分是____________，它的四周刻着各种测量项
目和量程．
图 2－8－4
2．使用多用电表测量电流、电压时，应当注意电流和电压