第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
第3节 科学测量:用多用电表测量电学量
第4节 科学用电
基础过关练
题组一 多用电表的原理
1.某学生在练习使用多用电表之前,她认真分析了欧姆表的原理电路图(见图甲)。她做的几个练习使用多用电表的电路如图乙所示,下列说法中错误的是( )
A.图1中多用电表使用直流电压挡
B.图2中多用电表使用直流电流挡
C.图3中多用电表测二极管电阻时,指针几乎不偏转
D.图4中多用电表选用欧姆挡,可以给电容器充电
2.如图是一个多用电表的简化电路,S为单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱O可以接通1,也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是 ( )
A.当开关S分别接1和2时,测量的是电流,其中S接1时量程较大
B.当开关S分别接3和4时,测量的是电阻,其中A是黑表笔
C.当开关S分别接5和6时,测量的是电阻,其中A是红表笔
D.当开关S分别接5和6时,测量的是电压,其中S接5时量程较大
题组二 多用电表的使用与读数
3.如图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻,测量步骤如下:
(1)调节 ,使电表指针停在 (选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的 (选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节 ,使电表指针对准 (选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为 Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
4.在如图甲所示的电路中,4节干电池(一节干电池的电动势约为1.5 V)串联,小灯泡A、B的规格均为“3.8 V 0.3 A”。闭合开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮。
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。
①选择开关置于下列 量程较为合适(用字母序号表示)。
A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为0,则故障是 。
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开 D.B灯被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”。
①测试前一定要将电路中的开关S ;
②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为 Ω,此时测量的是 间电阻。根据小灯泡的规格计算出的电阻为 Ω。
5.学习小组欲测定多用电表内电池的电动势和一量程为0~3 V的电压表的内阻。
(1)如图甲所示,将多用电表选择开关旋至欧姆挡“×100”的挡位,把A、B表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆挡零刻度,之后测量电压表内阻,A表笔应接入乙图中电压表的 (选填“正”或“负”)接线柱;指针稳定在丙图中的位置,则电压表的阻值为 Ω;若欧姆表的内阻为1 500 Ω,根据题目中的信息可以得到欧姆表内置电源电动势为 V。
(2)若用此欧姆表继续测量一个阻值约为20 Ω 的电阻,请把以下实验操作步骤按照合理顺序排列 。
A.将A、B表笔短接,调节欧姆调零旋钮使电表指针指向欧姆挡零刻度
B.测量完毕,将选择开关旋转到OFF挡。将A、B表笔拔出,整理好实验器材
C.将A、B表笔分别与待测电阻接触,读出欧姆表的示数并记录
D.将选择开关旋转到“×1”的挡位
题组三 科学用电
6.小红家中的4盏灯突然全部熄灭了,检查保险丝发现并未烧断,用测电笔测试室内各处电路时,氖管都发光。她对故障做了下列4种判断,其中正确的是( )
A.灯泡全部烧坏了 B.进户零线断路
C.室内线路某处短路 D.进户火线断路
能力提升练
题组一 多用电表的使用与读数
1.如图甲所示为某多用电表内部简化电路图。
某同学想通过多用电表的欧姆挡测量量程为0~3 V的电压表内阻,如图乙。
(1)主要步骤如下:
①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上;
②把两表笔相接触,旋转欧姆调零旋钮,使指针指在电阻零刻度处;
③把红表笔与待测电压表 (选填“正”或“负”)接线柱相接,黑表笔与另一接线柱相连,发现这时指针偏转角度很小;
④换用 (选填“×10”或“×1 k”)欧姆挡重新调零后测量,发现这时指针偏转适中,记下电阻数值;
⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔,把多用电表放回桌上原处。
(2)实验中表盘示数如图丙,则多用电表读数为 Ω,电压表读数为 V。
(3)请你求出多用电表内部电源电动势为 V。(保留两位有效数字)
题组二 用多用电表进行元件探测和故障检测
2.如图所示,已知黑箱外有A、B、C三只接线柱,黑箱内有一只定值电阻和一个二极管,它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值,结果如表所示。请判定黑箱内的结构。
红表笔 A A B C C B
黑表笔 B C C B A A
阻值/Ω 100 150 50 2 000 2 100 100
3.某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12 V的蓄电池作为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用电表“直流50 V”挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图2所示,读数为 V,说明 正常(选填:“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是 (选填:“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
答案与分层梯度式解析
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
第3节 科学测量:用多用电表测量电学量
第4节 科学用电
基础过关练
1.C 2.A 3.B
1.C 用欧姆挡时,多用电表外部电路中不应有电源;而用直流电压挡时要与被测元件并联,用直流电流挡时要与被测元件串联;欧姆挡内部有电源,接电容器时,内部电源会为电容器充电,二极管加正向电压,电阻很小,指针偏角很大。故A、B、D正确,C错误。
2.A 当开关S分别接1和2时,表头与定值电阻并联,测量的是电流,并联电阻越大,其量程越小,选项A正确;当开关S分别接3和4时,多用电表中接有电源,测量的是电阻,电流应从黑表笔流出多用电表,故B为黑表笔,选项B错误;当开关S分别接5和6时,表头与定值电阻串联,测量的是电压,串联的电阻越大其量程越大,选项C、D错误。
3.答案 (1)机械调零旋钮 电流 (2)×1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19
解析 (1)使用多用电表欧姆挡,先机械调零,转动机械调零旋钮,使指针停在电流(或电压)的“0”刻度线。
(2)多用电表的中值电阻为15 Ω,测量约20 Ω的电阻时,要使用“×1”的倍率。
(3)选择好合适倍率的欧姆挡后,需要进行欧姆调零,将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针在右端电阻的“0”刻线处。
(4)由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19×1 Ω=19 Ω。
4.答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②5.0 e、f 12.7
解析 (1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V,电压表量程应选10 V,B项正确。
②灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e、f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A项正确。
(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”。
②欧姆表读数应该为5×1 Ω=5 Ω。由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为5 Ω,说明测量的应该是e、f间电阻。由R=可求得电阻为12.7 Ω,温度高时灯丝的电阻大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。
5.答案 (1)负 3 000 3 (2)DACB
解析 (1)测量电压表内阻时,A表笔应连接电压表负接线柱。欧姆挡选择“×100”的挡位,则读数为30×100 Ω=3 000 Ω,根据闭合电路欧姆定律E=I(RV+r),I=,结合题图电压表读数可解得E=3 V。
(2)若用此欧姆表继续测量一个阻值约为20 Ω的电阻,应先将选择开关旋转到“×1”的挡位,然后欧姆调零,再将A、B表笔分别与待测电阻接触,读出欧姆表的示数并记录,最后将选择开关旋转到OFF挡,将A、B表笔拔出,整理好实验器材,故顺序为DACB。
6.B 首先,由于保险丝未断,说明不是室内线路短路,故C错误。又因为用测电笔测试室内各处电路时,氖管都发光,说明火线可进入到室内,故D错误。另外用测电笔测试零线时,正常情况下氖管应不发光,现在氖管发光,说明零线通过灯泡的灯丝与火线处于接通状态,故灯泡全部烧坏是不可能的,即A也被排除了。因此本题的答案应选择B,即由于进户零线断路,使电路不能闭合形成电流回路,灯泡都不亮,但室内各处都处于有电状态(氖管发光)。
能力提升练
1.答案 (1)负 ×1 k (2)4.0×104 2.20 (3)3.0
解析 (1)③根据“红进黑出”原理,知红表笔应接待测电压表的负接线柱。
④指针偏转角很小,说明示数较大,要增大倍率,即换用×1 k欧姆挡。
(2)多用电表的读数为
RV=40×1 000 Ω=4.0×104 Ω
电压表读数为U=2.20 V
(3)根据欧姆表中值电阻等于欧姆表内阻,可知多用电表欧姆×1 k挡对应的内阻为
rg=1.5×104 Ω
根据闭合电路欧姆定律可得U=E
代入数据解得E=3.0 V
2.答案 见解析
解析 先由二极管的反向截止的性质分析,由表可知,接B、C和接C、B时测量结果不同,故在B、C间一定有二极管存在;同理可知在A、C间也有二极管存在,并且A、C间的正向电阻大于B、C之间的正向电阻,说明A、C间包含定值电阻;而接A、B和B、A时电阻不变;故说明A、B间只有定值电阻,B、C间接二极管。所以黑箱内的结构为:
3.答案 (1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池 (2)小灯
解析 (1)由题图可知,“直流50 V”挡的分度值为1 V,故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5 V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值,说明a、c两点与电源之间是通路,只能是此蓄电池之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障,但故障的具体位置不能确定。
(2)同理可知,两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势,说明多用电表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路,故只能是与多用电表并联的小灯发生了断路故障。
7(共19张PPT)
1.欧姆表的改装的理论依据就是闭合电路欧姆定律。
2.测量原理
第3节 科学测量：用多用电表测量电学量
知识 清单破
知识点 1 认识多用电表
第4节 科学用电
如图所示,当红、黑表笔间接入待测电阻R时,通过表头的电流I= 。改变R,电流I
随着改变,每个R值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的R值,就可以从刻度盘
上直接读出待测电阻的阻值。
3.用途:共用一个表头,可分别测量电压、电流、电阻。
4.各部分名称如下:
1.实验目的
(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。
3.实验原理与设计
多用电表的核心是一个直流灵敏电流计G,即表头。表头与电阻、开关等组成不同的测量电
路。如图所示是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。
知识点 2 用多用电表测量电学量
用多用电表测直流电流和电压的原理,实质上就是我们学过的分流和分压原理。在图中,若
将选择开关拨至触点“1”或“2”,可构成不同量程的电流表;若将选择开关拨至触点“3”
或“4”,可构成不同量程的电压表;若将选择开关拨至触点“5”,可构成欧姆表。测量电阻
前,需先将多用电表的两表笔直接相连,调节调零电阻(R5+R6)使指针满偏,以校准欧姆表内部
的总电阻。
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选择直流电压挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置。
③将多用电表并联在待测电路两端,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高。
④读数时注意所选量程的分度值。
(2)用多用电表测量通过电路元件的电流值
①选择直流电流挡合适的量程。
②将被测电路导线拆开一端,把多用电表串联在电路中。
③读数时,要认清刻度盘上的分度值。
注意:电流应从红表笔流入多用电表。
(3)用多用电表测量电阻的电阻值
①检查多用电表指针是否仍在左端零刻度。
②估测待测电阻的电阻值,将多用电表的选择开关旋至合适倍率的欧姆挡。
③将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在右端电阻零刻度处。
④将表笔搭在待测电阻两端,指针示数乘以量程倍率,即待测电阻阻值。通常电阻上的标称
值与测量值之间有误差,算出对应的相对误差。
⑤实验完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置或交流电压最高挡;若
长期不用,应取出电池。
1.家庭电路一般由两根进户线、电能表、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成。
2.断路、短路是家庭用电的常见故障。
3.火灾和触电是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由短路和过载造
成的。触电一般是人直接或间接接触带电体造成的。为了避免用电事故的发生,了解一些安
全用电的常识是非常重要的。
4.节约用电,不仅可以减少能源消耗,缓解能源紧张问题,还可以减少环境污染。
知识点 3 科学用电
1.多用电表的黑表笔接表内电源的负极。 ( )
2.多用电表的刻度都是均匀的。 ( )
3.用多用电表测电阻时,指针摆动的角度越大,则被测电阻越大。 ( )
4.测电阻时,多用电表的指针偏转角度越大,误差就越小。 ( )
5.用多用电表测量电路中某个电阻时,应把该电阻与电路断开。 ( )
6.用多用电表测量电路中某个电阻时,手与表笔的金属部分接触会导致测量结果偏小。( )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
√
√
讲解分析
1.测量原理
疑难 情境破
疑难1 对多用电表电阻挡测量原理的理解
当红、黑表笔相接时(图甲),相当于被测电阻Rx=0,调节R的阻值,使 =Ig,则表头的
指针指到满刻度,所以将刻度盘上指针指在满偏处定为电阻零刻度。r+Rg+R是欧姆表的内
阻。
当红、黑表笔不接触时(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刻度的“∞”处。
当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时(图丙),通过表头的电流I= 。改变Rx,电流I随
之改变,每个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘
上直接读出被测电阻的阻值。
欧姆表刻度能指示出电阻的数值,但刻度是不均匀的,如图所示。靠右边的刻度稀,靠左边的
刻度密,这是因为刻度是根据电流与电阻的对应关系刻出的,而接入不同的被测电阻Rx时,通
过的电流Ix 与Rx不是成比例关系,所以刻度是不均匀的。
(2)中值电阻
电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的Rx值叫中值电阻,R中=R内=Rg+r+R。
(3)由(1)(2)可知:
当Rx=2R内时,Ix= = · ,指针指在 满偏处;
2.欧姆表的刻度
(1)欧姆表的刻度不均匀
当Rx=3R内时,Ix= = · ,指针指在 满偏处;
当Rx=nR内时,Ix= = · ,指针指在 满偏处。
3.刻度标注
刻度 标注方法 标注位置
“0” 红、黑表笔相接,调节调零旋钮,使指针满偏,被测电阻Rx=0 满偏电流Ig处
“∞” 红、黑表笔不接触,表头指针不偏转,被测电阻Rx=∞ 电流为零处
中值电阻 R中=r+R+Rg 刻度盘正中央
“Rx” 红、黑表笔接Rx,Ix= ,Rx= -r-R-Rg,Rx与Ix一一对应 与Rx对应的电流Ix处
导师点睛 (1)欧姆表的刻度不均匀,且由右向左刻度越来越密,要尽可能利用欧姆表的刻度
盘的中央部分。
(2)使用多用电表测电流、电压、电阻时,电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出。
讲解分析
1.用多用电表测电阻的步骤
(1)机械调零:使用前若表针没有停在左端的“0”位置(电流的零刻度处),要用螺丝刀转动指
针定位螺丝(调零螺丝),使指针指零;将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
(2)选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适倍率。
(3)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端的“0”刻度处。
(4)测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,表针所对刻度值乘倍率即被测电阻阻
值。
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)。
(6)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡,拔出表笔。
疑难2 用多用电表测电阻
2.测电阻时应注意的问题
(1)选挡后要进行欧姆调零。
(2)换挡后要重新进行欧姆调零。
(3)被测电阻要与电源等其他元件分离,不能用手接触表笔的金属杆。
(4)选择倍率时,应使指针尽可能指在中央刻度线附近。若指针偏角太大,应改换低倍率,若指
针偏角太小,应改换高倍率。
(5)被测电阻阻值等于表针所对刻度值乘倍率。
(6)测量完毕时,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高
挡。若长期不用,应将电池取出。
根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后,再根据各接点间的测量数据进行逻辑推理,
最后确定出元件的位置和连接方式。
3.用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
判断元件 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 电阻挡 两接线柱正、反接时示数相同
二极管 电阻挡 正接时示数很小,反接时示数很大
电容器 电阻挡 指针先指“0 Ω”,后向“∞”方向偏转
4.利用多用电表探测黑箱内的电学元件
讲解分析
检查电路故障的方法
电路故障一般是短路或断路,常见的情况有灯泡的灯丝烧断、电阻内部断路或滑动变阻器接
触不良等,检查故障方法有:
1.电表检测法
(1)欧姆挡检测
在使用多用电表的欧姆挡检测电路故障时,一定要注意将待测部分电路与电源断开。若测得
某段电路的电阻是零,说明该部分存在短路,若测得某段电路的电阻是无穷大,说明该部分存
在断路。
(2)直流电压挡检测
疑难3 用多用电表判断电路故障
若测得某段电路两端电压为零,说明可能在和电表并联的电路之外存在断路,或该并联电路
内存在短路。
若测得某段电路两端电压不为零,说明在和电表并联的电路之外无断路或该并联电路内无短路。
若测得某段电路两端电压等于电源电动势,可能和电表并联的电路间有断路,而该并联电路
之外的电路无断路。
2.假设法
已知电路发生某种故障,寻找故障在何处时,可将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某
部分电路发生故障,运用电路知识进行正向推理,若推理结果与题述现象不符合,则故障不在
该部分电路;若推理结果与题述现象符合,则故障可能发生在这部分电路,这样逐一排除,直到
找到发生故障的全部可能为止。
