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)

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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。
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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。
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 重复的重
结果。
要性。
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。
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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。
24ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
电压示数
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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。
(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。
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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。
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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。
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[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。
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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。
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(4)若 B 端与“1”相连，则为直流电流 2.5 mA 挡，由15估读法可得读数为 1.48 mA。 若 B 端与“3”相连，则为欧姆×100 Ω 挡，可得读数为 1.1×103 Ω。若 B 端与“5” 相连，则为直流电压 5 V 挡，可得读数为 2.96 V。 答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.48 mA 1.1×103 Ω 2.96 V
答案 250 Ω 500 Ω
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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Rx(即表盘刻度数值)。
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[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________。
图(a)
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(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R6，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R6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R1＋R2＝________ Ω，R4＝________ Ω。
电流示数
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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
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三、用多用电表测量电学量 1.实验目的
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)
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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； 知道科学
核心 能分析实验数据，测得相关电学量，会分析实验误差；能撰写 研究中实
素养 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，验结论可
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(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”。
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(3)I 与 Rx 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 Rx＝r＋Rg＋R1 时，电流为 I＝Rx＋R＋E Rg＋r＝12Ig，此 时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻。
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(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)
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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)R6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IgRg＝(I－Ig)(R1＋R2)，得R1＋R2＝ 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＋R4)，R 并＝ RRg＋g（（RR1＋1＋RR2）2）＝120 Ω，得 R4＝880 Ω。
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[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？
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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。 指针指在中间位置，流过电流表的电流为12Ig，则I2g＝R内＋E R2， 解得 R2＝R 内＝500 Ω。
测量直流电流
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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。
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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＝ Rx＋R1E＋Rg＋r，Rx 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＋Rg＋r 为欧姆表的内阻。
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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。