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5.实验:练习使用多用电表
一、实验目的
1.认识多用电表。
2.学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻。
三、实验原理
1.使用多用电表的流程图
二、实验器材
多用电表一只、干电池若干节、电阻箱多个、定值电阻多个、开关、小灯泡、二极管、简单电学黑箱一个(内有一个电阻和一个二极管)、导线若干。
2.二极管具有单向导电性
(1)晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,一个叫正极,一个叫负极,它的符号如图甲所示。
(2)晶体二极管的正、反向电阻: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(正向电阻)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(反向电阻)很大,电路截止,如图丙所示。
(3)判断二极管的正、负极: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。
四、实验步骤
1.测量电流和电压
(1)观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。
(2)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)按如图甲所示连好电路,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。
(5)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。
(6)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
2.测量定值电阻
(1)选择开关置于欧姆挡的“×1”,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔。
(2)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(3)选择开关改置欧姆“×100”挡,重新进行欧姆调零。
(4)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(5)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
3.判断二极管的正负极
(1)选择开关置于欧姆挡的“×1”,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔。
(2)如图所示,将两表笔分别接触二极管的两端,读出指示的电阻值;将二极管的两端对调后与两表笔接触,读出指示的电阻值。
(3)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
(4)根据两次测量的电阻值大小判断二极管的正负极:电阻值较小的一次,黑表笔所接的一端是二极管的正极;电阻值较大的一次,红表笔所接的一端是二极管的正极。
4.探测黑箱内电路(内有一个电阻和一个二极管)
(1)将多用电表选择开关旋转到直流电压挡,并置于500 V量程,用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压,若均无示数,说明箱内不含电源。
(2)先选定欧姆挡的某一较小的挡,两表笔短接,进行调零。然后,用欧姆挡测A、B间正反向电阻。若两次所测阻值相等,则表明A、B间只含有电阻。若一次测量电阻值较小,另一次较大,说明A、B间有二极管,且测量阻值较小时,与黑表笔接触的那一端为二极管的正极。
(3)用(2)的方法分别测量B、C和A、C间的电阻,判断哪两点间有二极管,哪两点间只有电阻。
(4)根据前面所测结果,画出黑箱内电路。
(5)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
【注意事项】
(1)电流都是从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表。
(2)电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程,搞清楚每一小格表示多少,及应读到的有效数字位数。
(3)测电阻时注意:
①测电阻必须把待测电阻隔离。
②两个调零过程,切记换挡需进行欧姆调零。
③读数时应乘以相应的倍率。
④合理选择量程,使指针尽可能指在中值附近。
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读。
⑥电池用旧后,电动势会变小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。
五、了解数字式多用电表
1.数字式多用电表的测量值以数字形式直接显示,使用方便。数字式多用电表内都装有电子电路,除可测电压、电流和电阻外还可测量其他多种物理量,作为现代化的多用途电子测量仪器,主要用于物理、电气、电子等测量领域。
2.如何测试电阻
(1)把电阻从电路中拆分出来。
(2)进行机械调零。
(3)选择电阻挡。
(4)将黑表笔插入COM插孔,红表笔插入电阻测试插孔。
(5)将表笔探头跨接到被测电阻的两端。
(6)仔细观看读数,并注意单位欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、还是兆欧(MΩ)。
注:1 000 Ω=1 kΩ;1 000 000 Ω=1 MΩ
实例引导
一、多用电表测量电阻的步骤与读数
例1用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻RX,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮。把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上 。?
a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出RX的阻值后,断开两表笔
c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔
在上面测量中指针指在如图所示位置,此被测电阻的阻值约为
Ω。?
解析:测量几十千欧的电阻RX,我们一般选择“×1 k” 的欧姆挡位,使用前应先进行调零,然后依据欧姆表的示数；再乘以挡位倍数,即为待测电阻阻值;使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大挡,拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 kΩ。
答案:cabe 3.0×104
变式训练1为确定某电子元件的特性,做如下测量。
(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转过大,因此需选择 倍率的电阻挡(填“×10”或“×1 k”),并 再进行测量,多用电表的示数如图甲所示,测量结果为 Ω。?
(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图乙所示。添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性。
本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到 挡(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)。?
解析:(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转过大,说明电阻较小,因此需选择“×10”倍率的电阻挡,并欧姆调零后再进行测量,多用电表的示数如题图所示,测量结果为70 Ω。
(2)要测量该元件完整的伏安特性,必须连接成分压电路。本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。
答案:(1)×10 欧姆调零 70
(2)电路如图所示 直流电压10 V
二、用多用电表探究黑箱问题
例2把一只电阻和一只半导体二极管串联装在盒子里,盒子外面只露出三个接线柱A、B、C,如图所示,今用多用电表的欧姆挡进行测量,测量的阻值如表所示,试在虚线框内画出盒内元件的符号和电路。
?解析:由于A、C间与C、A间电阻相同,所以知A、C间只有电阻,没有二极管。C、B与B、C间电阻一个很大,另一个很小,说明C、B间只有二极管,且正极与C连接。A、B间电阻很大,B、A间电阻接近A、C间电阻,说明A、B间是电阻与二极管串联。电路结构如图所示。
答案:见解析
规律方法 (1)常见元件的特性及测量
(2)探究黑箱问题的基本思路
①首先用电压表测量各接点电压,若电压不为零,则黑箱内有电源存在,且电压最大的接点间为电源。
②若电压为零,则电路内无电源,改用欧姆表测量,若正反电阻恒定,则其间为定值电阻;若指针摆动一下又返回,则其间有电容器;若其间存在正、反向电阻差说明其间有二极管。
③结合串、并联电路的特点,再加以判断。
变式训练2如图甲所示的黑箱中有3只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的 (填“A”“B”或“C”)。?
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 (填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。?
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至欧姆“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录见下表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示。
请将记录表补充完整,并在图甲所示黑箱图中画出一种可能的电路。
解析:(1)多用电表使用前应进行机械调零,机械调零旋钮为A。(2)使用多用电表进行测量时,为保证电表不被烧坏,往往要进行试触,即让两表笔进行短暂接触,观察指针偏转情况,若持续接触则有可能烧坏电表。(3)黑箱中无电源且每对接点间正反向阻值相等,由多用电表读数可知所缺数据为5.0 Ω,由a、b间电阻为5 Ω,a、c间为10 Ω,b、c间为15 Ω知,电路为a、b间5 Ω的电阻与a、c间10 Ω电阻串联而成,电路图如图所示。
答案:(1)A (2)短暂 (3)5.0 电路图见解析。
三、用多用电表检测电路故障
例3如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后,发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:直流电源(电压为2 V,在实物图中用电池组的符号代替)、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的 挡。在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的 挡。?
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近2 V,则表明 可能断路。?
解析:(1)当连接点1、2已接好时,电路中已有电压存在,故需用直流电压挡来检测电路。当连接点1、2同时断开时,电路中没有电源提供电压,要检测电路故障,只有通过测各段电路的电阻是否异常,故采用欧姆挡。
(2)当电路中两点间有电压时,这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的。当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时,就可以确定断路位置在此两点之间。
答案:(1)直流电压 欧姆
(2)开关或连接点5、6
变式训练3在“金属电阻率的测量”实验中,某同学连接电路如图所示,闭合开关后,发现电路有故障(已知电源电压为E,在图中用电池组的符号代替,电表和导线均完好);
(1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是 (填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“开关”)。?
(2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 (填“欧姆×100”“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”)挡,再将 (填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。?
(3)在(2)问的条件下,若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是 、 、 。?
解析:(1)电流表示数为零,说明外电路一定是断路,电压表有示数为E,说明电源与电压表之间的连接无断路,所以发生故障的一定是待测金属丝。
(2)电流表示数为零,说明外电路一定存在着断路。因为电源两端有电压,所以不能用电流表来检测,只能用电压表(量程高于电源电压)来检测,没有电压表的情况下,则利用多用电表的10 V直流电压挡来检查故障。多用电表的红表笔应和电源的正极相连。
(3)根据电路中电压分配关系知,多用电表示数依次是0,E,E。
答案:(1)待测金属丝 (2)直流电压10 V 红
(3)0 E E
1.用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线。?
(2)将K旋转到欧姆挡“×100”的位置。
(3)将插入“+”“-”插孔的两表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (填“0刻线”或“∞刻线”)。?
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序进行操作,再完成读数测量。?
A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动T部件,对电表进行校准
解析::(1)使指针对准电流的“0”刻线,应旋动机械调零部件S; (3)使指针对准电阻的“0”刻线,应旋动欧姆调零部件T; (4)测电阻时若指针偏转角度过小,则待测电阻的阻值很大,根据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知,应先换用较大倍率的挡位,因此步骤A合理;然后,每换一个挡位应重新调零,则选步骤D;最后,测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两引线相接,应选步骤C。
答案:(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
2.如图所示,A、B、C为黑箱上的三个接点,已知任意两个接点间最多接两个元件,可能的元件有电池、电阻和二极管。用多用电表判断黑箱内有无电池,操作方法是:用多用电表的 挡检测,确定黑箱内没有电池。用多用电表的欧姆挡测量各接点的电阻,其结果:黑表笔接B点、红表笔接C点时阻值很小,反接时阻值很大;A、B间正、反接时阻值均为R;黑表笔接A点、红表笔接C点时阻值比AB间阻值R略大。反接时阻值很大。请在图中画出黑箱内一种可能的电路。?
解析:用多用电表判断黑箱内有无电池,操作方法是:用直流电压挡测各对接点间的电压,若任意一组接点间均无电压,则说明黑箱内没有电池;对电阻来说,无论红黑表笔怎样接,电阻值都不变,所以AB间接有电阻;对二极管来说,正向电阻很小,而反向电阻很大,所以BC间接有二极管。
答案:直流电压 黑箱内元件如图所示
5.实验:练习使用多用电表
课后篇巩固提升
1.用多用电表测量阻值为几十千欧的电阻Rx。S为电表的选择开关,P为欧姆挡调零旋钮。
(1)从以下给出的操作步骤中,选择必要的步骤,并排出合理顺序: 。(填步骤前的字母)?
A.旋转S至欧姆挡“×1k”
B.旋转S至欧姆挡“×100”
C.旋转S至“OFF”挡,并拔出两表笔
D.将两表笔分别连接到Rx的两端,读出阻值后,断开两表笔
E.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,断开两表笔
(2)按正确步骤测量时,指针指在图示位置,则Rx的测量值为 kΩ。?
解析(1)为了使测待测电阻时指针指在中值电阻附近,欧姆挡倍率选择“×1k”,然后进行欧姆调零、测量,最后旋转S至“OFF”挡,并拔出两表笔。
(2)欧姆表的示数等于欧姆表指针所指的读数乘以所选的欧姆挡倍率,由于指针示数为15,即Rx为15 kΩ。
答案(1)AEDC (2)15
2.(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻Rx。
根据如图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 Ω。?
(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
解析(1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 kΩ。
(2)使用欧姆挡时,若指针偏角较大,表明待测电阻较小,应换较小的挡位;反之,应换较大的挡位,A正确;利用欧姆表测电阻时,因使用表内电源,故电阻不能在通路时测量,C正确。
答案(1)3×104 (2)AC
3.
某照明电路出现故障,其电路如图所示,该电路用标称值为6 V的蓄电池作电源,导线及接触点完好。维修人员使用已调好的多用电表直流“10 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两点。
(1)断开开关,红表笔接a点时,多用电表读数为5.80 V,说明 (填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯泡”)正常。?
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表示数仍然为5.80 V,可判定发生故障的器件是 (填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯泡”)。?
解析(1)因电压表读数接近蓄电池的标称值,说明蓄电池正常;(2)闭合开关后,多用电表读数接近蓄电池的标称值,说明小灯泡发生断路。
答案(1)蓄电池 (2)小灯泡
4.为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。
(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转过大,因此需选择 (填“×10”或“×1 k”)倍率的电阻挡,并 ,再进行测量,多用电表的示数如图甲所示,测量结果为 Ω。?
甲
乙
(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图乙所示。增加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性。本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到 (填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)挡。?
解析(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,多用电表指针偏转过大,说明电阻较小,因此需选择“×10”倍率的电阻挡,并重新欧姆调零后,再进行测量,测量结果为70 Ω。
(2)要测量该元件完整的伏安特性,必须连接成分压电路,如图所示。
本实验中使用多用电表测量电压,该元件的额定电压为9 V,故多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。
答案(1)×10 重新欧姆调零 70
(2)见解析图 直流电压10 V
5.(1)参考多用电表面板完成下列填空:用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有 处,并把多用电表 联接到被测电路中;若测直流电压时,应把选择开关旋至标有 处,并把多用电表与被测电路 联。测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在电势 处,即电流从 表笔流进多用电表。?
(2)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“×10”挡测量电阻,则读数为 ?Ω。?
②如果是用直流10 mA挡测量电流,则读数为 mA。?
③如果是用直流5 V挡测量电压,则读数为 V。?
解析(1)用多用电表测直流电流时,选择开关应置于标有“mA”处,且把电表串联接入被测电路中;测电压时,把选择开关置于标有“”处,且并联于被测电路两端,因红表笔与表头正接线柱相连,黑表笔与表头负接线柱相连,因此测直流电压和直流电流时,都必须把红表笔接在电势高处,即电流从红表笔进入多用电表。
(2)用多用电表测电流或电压时,只需要根据旋钮所指示的量程看相对应的刻度线,根据读数规则(一般估读到百分位),直接读出指示的读数即可,而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡位倍率,才是电阻的测量值。
①因为选的是“×10”挡,所以读数为6.0×10 Ω=60.0 Ω。
②因为用直流10 mA挡测电流,所以对应的读数为7.2 mA(注意从直流刻度区读)。
③用直流5 V挡测时,电压为3.60 V。
答案(1)mA 串 并 高 红 (2)①60.0 ②7.2 ③3.60
