2020年实验四 练习使用多用电表

                                                         张先胜

一、电流表与电压表的改装

1.改装方案

2.校正

(1)电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示.

图1           图2

(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)的示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正.

二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)

1.构造：

如图3所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.

图3

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联.

外部：接被测电阻Rx.

全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx.

2.工作原理：

闭合电路欧姆定律，I＝.

3.刻度的标定：

红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零.

(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲)

(2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”.(图乙)

(3)当I＝时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻.

三、多用电表

1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.

图4

2.外形如图4所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程.

3.多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔).

四、二极管的单向导电性

1.晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图5甲所示.

图5

2.晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示.

3.将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极.

1.实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.

2.实验步骤

(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程.

(2)机械调零：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，则可用小螺丝刀进行机械调零.

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔.

(4)测量小灯泡的电压和电流.

①按如图6甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压.

图6

②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流.

(5)测量定值电阻

①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；

②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；

③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；

④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.

1.多用电表使用注意事项

(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”、“黑出”.

(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮.

(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率.

(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆.

(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表.

(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.

(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用，应把表内电池取出.

2.多用电表对电路故障的检测

(1)断路故障的检测方法

①用直流电压挡：

a.将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏.

b.在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点.

②用直流电流挡：

将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路.

③用欧姆挡检测

将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.

(2)短路故障的检测方法

①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.

②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路.

命题点一 教材原型实验

例1 (2017·全国卷Ⅲ·23)图7(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.

(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.

(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)

变式1 某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10 V)的内阻(大约几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.

(1)欧姆挡的选择开关拨至        (选填“×1k”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图8中      (选填“A”或“B”)方式连接.

(2)如图9甲所示，该同学读出欧姆表的读数为           Ω；如图乙所示，电压表的读数为       V，欧姆表电池的电动势为         V.

变式3 在“练习使用多用电表”的实验中：

(1)某同学用多用电表测量电阻，电路如图11甲所示，若选择开关置于“×100”挡，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值，指针位于图乙所示位置，则Rx＝         Ω.

(2)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将        (选填“变大”“变小”或“不变”).

(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示.

①关于该欧姆表，下列说法正确的是        .

A.电阻刻度的零位在表盘的右端

B.表盘上的电阻刻度是均匀的

C.测量前，不需要红、黑表笔短接调零

D.测量后，应将开关S断开

②某同学进行如下操作：当Rx未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏.当Rx接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻Rx的阻值为     (已知电流表的内阻为Rg，电池的内阻为r，可变电阻接入电路的阻值为R).