【21世纪原创】2017年秋高中物理人教选修3-1同步学案：2.8多用电表的原理

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8　多用电表的原理
【学习目标】
1.知道欧姆表测量电阻的原理，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力.
2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.
3.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能．
【知识探究】
一、欧姆表的原理
[导学探究]　(1)电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，那么我们如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表？画出原理图．21·cn·jy·com
(2)当红、黑表笔短接时(如图1所示)， ( http: / / www.21cnjy.com )调节R的阻值，使指针指到满刻度，此时红、黑表笔之间电阻为多大？当红、黑表笔不接触时(如图2所示)，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，红、黑表笔之间电阻为多大？www.21-cn-jy.com
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　　　　　 图1　　　　　图2
(3)当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时Rx与欧姆表内阻有什么关系？【版权所有：21教育】
　
　
[知识梳理]
1．欧姆表的构造：________、电源和可变电阻三部分组成．
2．原理：依据______________制成，由________改装而成．
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图3
3．测量原理
如图3所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx ( http: / / www.21cnjy.com )时，通过表头的电流I＝____________.改变Rx，电流I随着改变，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．www-2-1-cnjy-com
4．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器 ( http: / / www.21cnjy.com )使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝________，故欧姆表内电阻R内＝＝________.
5．中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R1＝R内时，电流为I＝＝Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．
6．欧姆表刻度盘特点
(1)如图4所示，当红、黑 ( http: / / www.21cnjy.com )表笔短接时，调节______________，使电流表指针____偏，所以在电流满偏处标电阻“____”；当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“____”．
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图4
(2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度________(填“均匀”或“不均匀”)．
(3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被测电阻越______．21*cnjy*com
[即学即用]　判断下列说法的正误．
(1)当红、黑表笔断开时，表针指在欧姆表表盘上最右侧刻度处．(　　)
(2)当红、黑表笔短接时，表针指在欧姆表表盘上最左侧刻度处．(　　)
(3)欧姆表的刻度和直流电流、直流电压刻度一样都是均匀的．(　　)
(4)若欧姆表所用电池的电动势为3 V，满偏电流为3 mA，则欧姆表内阻为1 000 Ω.(　　)
二、多用电表的构造和原理
[知识梳理]　多用电表的构造及原理
(1)多用电表由表头、电流测量电路、________测量电路、________测量电路以及转换开关S等组成．21世纪教育网版权所有
如图5所示，当单刀多掷开关接通1时，可 ( http: / / www.21cnjy.com )作为________使用，接通2时，可作为________使用，接通3时，可作为________使用．【来源：21cnj*y.co*m】
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图5
(2)外形构造
如图6所示，表的上半部分为表盘，下 ( http: / / www.21cnjy.com )半部分是选择开关，开关周围标有测量功能区域及量程．使用前应该调整“______________”，使其指针指到________刻度．不使用的时候应该把选择开关旋转到________位置．【出处：21教育名师】
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图6
(3)测量时，红表笔要插入______插孔、黑表笔要插入______插孔，并通过转换开关接入待测量相应的测量端．21教育名师原创作品
(4)电流进出电表的流向
①电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出，即“红进、黑出”．
②电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；
③使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极．电流仍然“红进、黑出”．
[即学即用]　判断下列说法的正误．
(1)多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的．(　　)
(2)用多用电表无论是测电压、电流还是电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势．(　　)
(3)多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的．(　　)
(4)用多用电表测电压、测电流和测电阻时，电流都是从红表笔流入的．(　　)
【题型探究】
一、欧姆表测电阻的原理
例1　若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA，内装一节干电池，电动势为1.5 V，那么该欧姆表的内阻为________ Ω.待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电阻的阻值为________ Ω.若指针指在满刻度的处，则待测电阻的阻值为________ Ω.
二、多用电表的改装原理
例2　如图7所示是简化的多用电表的电路图．转换开关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(　　)
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图7
A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较小
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
例3　如图8所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量程是0～100 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，电流表改装成________表，其量程是________；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成________表，其量程是________．2·1·c·n·j·y
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图8
【达标检测】
1．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是(　　)
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2．(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是(　　)
A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度线
B．电阻刻度线是不均匀的
C．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应
D．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应
3．如图9所示的电路为欧姆表原理图 ( http: / / www.21cnjy.com )，把欧姆表调零后测量一个阻值为R＝10 Ω的电阻时，指针偏转至满刻度的处，现测量一个电阻Rx，指针偏转至满刻度的处，则电阻Rx的阻值为(　　)21教育网
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图9
A．4 Ω B．20 Ω C．30 Ω D．60 Ω
4．如图10所示是欧姆表的工作原理图．
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图10
(1)若表头的满偏电流为Ig＝500 μA， ( http: / / www.21cnjy.com )干电池的电动势为1.5 V，求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA时对应的欧姆表的电阻值分别为________、________.21cnjy.com
(2)这个欧姆表的总内阻为________ Ω，表针偏转到满刻度的时，待测电阻为________ Ω.
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答案精析
知识探究
一、导学探究　(1)可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表．
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(2)零　无穷大　(3)阻值相等
知识梳理　1.表头　2.闭合电路欧姆定律
电流表　3.　
4.　r＋Rg＋R1　6.(1)欧姆调零电阻　满　0　∞　(2)不均匀
(3)小
即学即用　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
二、知识梳理　(1)电压　电阻　电流表
欧姆表　电压表　(2)指针定位螺丝　零
OFF　(3)＋　－
即学即用　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
题型探究　例1　300　300　100
解析　将红、黑表笔短接，调节调零电阻的阻值，当电流表指针满偏时Ig＝，欧姆表的内阻R内＝Rg＋r＋R0＝＝ Ω＝300 Ω.21·世纪*教育网
当电流为Ig时， 有Ig＝，即R内＋Rx1＝＝600 Ω，故Rx1＝300 Ω.
当电流为Ig时，有Ig＝，即R内＋Rx2＝＝400 Ω，故Rx2＝100 Ω.
例2　D　[S与1连接时， ( http: / / www.21cnjy.com )电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1、R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，电流表与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻．综上所述，正确答案为D.]2-1-c-n-j-y
例3　量程较大的电流　0～1 A　电压　0～10 V
解析　因双刀双掷开关的手 ( http: / / www.21cnjy.com )柄是绝缘的，所以当开关接到A、B上时，电路转换成图甲所示的电路，此时电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，原电流表改装成较大量程的电流表．根据并联电路的特点有(I－Ig)R1＝IgRg.电流表的最大测量值为21*cnjy*com
I＝＝ A≈1 A.
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当开关接到C、D上时，电路变成图乙所示 ( http: / / www.21cnjy.com )的电路，此时电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，原电流表改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表的最大测量值为U＝Ig(Rg＋R2)＝0.000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V.
达标检测　1.C　2.ABC　3.D
4．(1)2.7×104 Ω　3×103 Ω　(2)3 000　6 000
解析　对应电流“0”刻度和满偏电流“5 ( http: / / www.21cnjy.com )00 μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路的欧姆定律得，调零时：Ig＝，所以欧姆表的总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝＝3 000 Ω.测量电阻Rx时：I＝，Rx＝－R内，当I＝50 μA时，Rx＝ Ω－3 000 Ω＝3×104 Ω－3×103 Ω＝2.7×104 Ω.同理可求出电流为250 μA时，对应的电阻为3×103 Ω.
当表针偏转到满刻度的处时，
Rx＝－R内＝ Ω－3 000 Ω＝6 000 Ω.
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