實(shí)驗(yàn)十四用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解多用電表的構(gòu)造和工作原理。2.會(huì)用多用電表測(cè)量電壓、電流。3.測(cè)量定值電阻和判斷二極管的正、負(fù)極。4.會(huì)用多用電表進(jìn)行簡單的電路故障分析。1.認(rèn)識(shí)多用電表(1)多用電表可以用來測(cè)量電流、電壓、電阻等,并且每一種測(cè)量項(xiàng)目都有幾個(gè)量程。(2)外形如圖所示:上半部分為表盤,表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度;下半部分為選擇開關(guān),它的四周刻有各種測(cè)量項(xiàng)目和量程。多用電表面板上還有:歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔)。2.用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓和電流按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋,測(cè)小燈泡兩端的電壓。紅表筆接電勢(shì)高的點(diǎn)。按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測(cè)量通過小燈泡的電流。此時(shí)電流從紅色表筆流入電表。3.用多用電表測(cè)定值電阻的阻值(1)原理電路圖I與Rx的對(duì)應(yīng)關(guān)系相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使I＝Ig＝ERg＋r＋R，此時(shí)指針指在Ig處(RΩ＝R相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝∞，此時(shí)I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測(cè)電阻為Rx，I＝ERΩ＋Rx，指針指到某確定位置，此時(shí)Rx刻度特點(diǎn)表頭電流滿偏I(xiàn)g處，對(duì)應(yīng)歐姆表零刻度(最右側(cè))表頭電流I＝0處，對(duì)應(yīng)歐姆表∞刻度(最左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對(duì)應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤刻度不均勻(2)注意:①黑表筆與電源的正極連接,紅表筆與電源的負(fù)極連接,電流方向?yàn)椤凹t進(jìn)黑出”。②當(dāng)多用電表指針指在表盤的中央時(shí),有Ig2=ERΩ+R中,(3)測(cè)量步驟①估測(cè)待測(cè)電阻阻值,選擇合適的量程。②歐姆調(diào)零。③將被測(cè)電阻接在紅、黑表筆之間。④讀數(shù):指針示數(shù)乘以倍率。⑤使用完畢:選擇開關(guān)置于“OFF”擋,長期不用應(yīng)取出電池。(4)注意事項(xiàng)①表內(nèi)電源正極接黑表筆,負(fù)極接紅表筆,但是紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔,注意電流的實(shí)際方向應(yīng)為“紅入”“黑出”。②區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”。機(jī)械零點(diǎn)是表盤刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點(diǎn)是指刻度盤右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆調(diào)零旋鈕。③歐姆表讀數(shù)時(shí)注意乘以相應(yīng)擋位的倍率。④使用多用電表時(shí),手不能接觸表筆的金屬桿。⑤測(cè)量電阻時(shí),待測(cè)電阻要與其他元件和電源斷開,否則不但影響測(cè)量結(jié)果,甚至可能損壞電表。⑥測(cè)量電阻時(shí),每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零。4.用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻(1)認(rèn)識(shí)二極管:晶體二極管由半導(dǎo)體材料制成,它的符號(hào)如圖所示,左端為正極,右端為負(fù)極。特點(diǎn):當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)電阻很小,當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)電阻很大。(2)用歐姆擋判斷二極管的正、負(fù)極將多用電表歐姆擋調(diào)零之后,若多用電表指針偏角很大,則黑表筆接觸二極管的正極,紅表筆接觸二極管的負(fù)極(如圖甲);若多用電表指針偏角很小,則黑表筆接觸二極管的負(fù)極,紅表筆接觸二極管的正極(如圖乙)。5.用多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時(shí)均無示數(shù),說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時(shí)示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時(shí)示數(shù)很小,反接時(shí)示數(shù)很大考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)角度多用電表的使用與讀數(shù)例1(1)用如圖所示的多用電表測(cè)量電阻,要用到選擇開關(guān)K和兩個(gè)部件S、T。①請(qǐng)將以下測(cè)量步驟補(bǔ)充完整:a.旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。

b.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置。c.將插入“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的(填“0刻線”或“∞刻線”)。

②將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小。為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量。

A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1k”的位置B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接D.將兩表筆短接,旋動(dòng)合適部件,對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn)(2)如圖為表頭改裝歐姆表的原理示意圖。表頭的量程為Ig=300μA,內(nèi)阻為Rg=500Ω,電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻為r=2.0Ω,R為變阻器,最大阻值為10kΩ。①由上述條件可知,改裝后該表盤的正中央所標(biāo)記的待測(cè)電阻阻值應(yīng)為Ω,若該表盤正中央刻線標(biāo)記數(shù)字為10Ω,則按上述方式直接改裝得到的應(yīng)是該歐姆表的擋(選填“×1k”“×100”“×10”或“×1”)。

②若通過改變歐姆表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)來更換擋位,則要得到“×10”擋,需將電源電動(dòng)勢(shì)調(diào)整至V。

③此歐姆表使用一段時(shí)間后,電源內(nèi)阻明顯增大,電動(dòng)勢(shì)不變,但仍可進(jìn)行歐姆調(diào)零。此時(shí)用歐姆表測(cè)電阻,將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值(選填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

角度多用電表的原理例2(2024·湖北恩施模擬)某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的歐姆表電路,通過控制開關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱,可使歐姆表具有“×10”和“×100”兩種倍率。所用器材如下:A.干電池:電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.3ΩB.電流表G:滿偏電流Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=160ΩC.定值電阻:R1=1100ΩD.電阻箱R2和R3:最大阻值均為999.9ΩE.電阻箱R4:最大阻值為9999ΩF.開關(guān)一個(gè),紅、黑表筆各1支,導(dǎo)線若干(1)該實(shí)驗(yàn)小組按圖甲正確連接好電路。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)電阻箱R2使電流表達(dá)到滿偏,此時(shí)閉合電路的總電阻叫作歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi),則R內(nèi)=Ω,歐姆表的倍率是(選填“×10”或“×100”)。

(2)閉合開關(guān)S:第一步:調(diào)節(jié)電阻箱R2和R3,當(dāng)R2=Ω且R3=Ω時(shí),再將紅、黑表筆短接,電流表再次滿偏。

第二步:在電流表刻度上方標(biāo)出兩種倍率通用的歐姆表刻度。如:1.0mA的上方應(yīng)該標(biāo)0,0mA的上方應(yīng)該標(biāo)∞,0.6mA的上方應(yīng)該標(biāo)。

角度使用多用電表判斷二極管的正、負(fù)極例3(2024·浙江6月選考,16-Ⅱ)在測(cè)繪發(fā)光二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中,(1)用多用電表歐姆擋判斷發(fā)光二極管的正負(fù)極,選用×100擋時(shí),變換表筆與二極管兩極的連接方式,發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn),選用擋(選填“×10”或“×1k”)重新測(cè)試,指針仍不偏轉(zhuǎn),更換二極管極性后,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn),此時(shí)與多用電表紅色表筆相連的是二極管(選填“正極”或“負(fù)極”)。

(2)圖甲是已完成部分連線的實(shí)物圖,為實(shí)現(xiàn)電壓可從零開始調(diào)節(jié),并完成實(shí)驗(yàn),P應(yīng)連接接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”),Q應(yīng)連接接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”)。某次選用多用電表量程為50mA擋測(cè)量,指針如圖乙所示,則電流I=mA。

(3)根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù),繪出伏安特性曲線如圖丙所示,說明該二極管是元件(選填“線性”或“非線性”),正常發(fā)光時(shí)電壓在V范圍。

考點(diǎn)二故障檢測(cè)和元件探測(cè)角度用多用電表檢測(cè)電路故障1.斷路故障的檢測(cè)方法(1)用直流電壓擋將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)不為零,說明電源良好,若電壓表示數(shù)為零,說明電源損壞。(2)用直流電流擋將電流表串聯(lián)在電路中,若電流表的示數(shù)為零,則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。(3)用歐姆擋檢測(cè)將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間,若有阻值說明元件完好,若電阻無窮大說明此元件斷路。2.短路故障的檢測(cè)方法(1)將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,說明電源被短路;若電壓表示數(shù)不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。(2)用電流表檢測(cè),若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零,故障應(yīng)是短路。例4多用電表不僅可以用來測(cè)量電壓、電流、電阻和檢驗(yàn)二極管的導(dǎo)電性能,還可以探究故障電路。(1)關(guān)于多用電表的使用,下列操作正確的是。

A.測(cè)電壓時(shí),應(yīng)按圖甲連接方式測(cè)量B.測(cè)電流時(shí),應(yīng)按圖乙連接方式測(cè)量C.測(cè)電阻時(shí),可以按圖丙連接方式測(cè)量D.測(cè)二極管的反向電阻時(shí),應(yīng)按圖丁連接方式測(cè)量(2)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)如圖戊所示的實(shí)驗(yàn)電路不能正常工作,為排查電路故障,將滑動(dòng)變阻器滑片滑到最右端,閉合開關(guān)S,用多用電表測(cè)量各點(diǎn)間的電壓,則應(yīng)將如圖己所示的選擇開關(guān)旋至(選填“A”“B”“C”或“D”),用正確的測(cè)量方法得到Uab=Ubc=Uce=0,Uef=6V,已知只有一處故障,則下列說法正確的是。

A.可能是R0斷路 B.可能是R0短路C.可能是R斷路 D.可能是R短路(3)為進(jìn)一步判斷電路故障的性質(zhì),他斷開開關(guān)S后,將選擇開關(guān)置于歐姆擋的“×1”擋,分別將紅黑表筆接c、e端時(shí),指針指在如圖庚所示的位置,則該電阻為Ω,他將紅黑表筆接e、f端時(shí),指針(選填“幾乎不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)很大”),因此電路故障為。

角度用多用電表探測(cè)“黑箱問題”例5(2025·河南信陽模擬)如圖所示,電學(xué)實(shí)驗(yàn)室的“黑盒子”表面有A、B、C三個(gè)接線柱,盒內(nèi)總共有兩個(gè)電學(xué)元件(一只定值電阻和一只半導(dǎo)體二極管),為了探明盒內(nèi)元件的連接方式,小華同學(xué)用多用電表進(jìn)行了如下探測(cè):用多用電表歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,把紅、黑表筆分別與接線柱A、B、C連接,測(cè)量結(jié)果如表:紅表筆ABBCAC黑表筆BACBCA阻值有阻值阻值同A、B測(cè)量值很大很小很大略大于A、B間電阻(1)在虛線框中畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖。(2)小華為了精確測(cè)量黑箱內(nèi)二極管的正向電阻值和定值電阻阻值,又進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):將電源(電動(dòng)勢(shì)未知,內(nèi)阻不計(jì))、電阻箱、開關(guān)連接如圖,