课件9张PPT。5.实验:练习使用多用电表 【实验目的】
1.认识多用电表的结构。
2.学会用多用电表测量电压、电流和定值电阻。 【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。【实验原理】
1.外部构造:
(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程。(3)由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是每个项目的量程都有专门的标度,有些标度就属于共用标度,图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。2.二极管的特点及其电阻测量: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。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。温馨提示：
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关键能力·素养形成
1.机械调零:使用前若指针没有停在左端“0”位置,要用螺丝刀转动指针定位螺丝,使指针指零。
2.测量电压:
(1)选择合适的直流电压挡量程。
(2)将多用电表与被测电路并联,注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高。
(3)读数时,首先要认清刻度盘上的最小刻度。
3.测量电流:
(1)选择合适的直流电流挡量程。
(2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表串联在电路中,注意电流应该从红表笔流入多用电表。
4.测量定值电阻:
(1)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挡位。
(2)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处。
(3)测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘以量程倍率即为待测电阻的阻值。
(4)测另一电阻时重复(1)(2)(3)。
(5)实验完毕,把两表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡,若长期不用,应把电池取出。
1.测电阻时,电阻值等于表针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。
2.如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等,读数时应估读到最小刻度的下一位;若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。【思考·讨论】
1.多用电表的选择开关对应的数字含义相同吗? (科学态度与责任)
提示:不相同。当选择开关指向电压挡或电流挡时,其对应的数字代表量程,当选择开关指向电阻挡时,其对应的数字代表倍率。
2.当用多用电表测电阻时,发现指针偏角太大,那么我们是更换大倍率还是小倍率? (科学态度与责任)
提示:指针偏角太大说明电阻示数太小,应换小倍率。
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实验研析·素养迁移
类型一 多用电表的操作步骤及读数
【典例1】某同学在做多用电表测电阻的实验中:
(1)测量某电阻时,用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用“ ”挡(选填“× 1 Ω”或“×100 Ω”),换挡后,在测量前先要 。?
(2)如图所示是某次使用多用电表的实验中,多用电表表盘指针所示的位置,请你读数:
①如果使用的是直流2.5 V的电压挡,则读数为 V;?
②如果使用的是×100 Ω的欧姆挡,则读数为 Ω;?
③如果使用的是直流10 mA的电流挡,则读数为 mA。?
【解析】(1) 根据欧姆表的工作原理可知,指针的偏角过大,说明电阻较小,即所选的倍率过大,应选择小一挡的倍率×1 Ω挡,换挡后在测量前要重新欧姆调零;
(2)①如果使用的是直流2.5 V的电压挡,则每小格代表0.05 V,读数为16×
0.05 V+0.02 V=0.82 V;
②如果使用的是×100 Ω的电阻挡,则读数为30×100 Ω=3 000 Ω;
③如果使用的是直流10 mA的电流挡,则每小格代表0.2 mA,读数为16×
0.2 mA+0.1 mA=3.3 mA。
答案:(1)×1 Ω 欧姆调零 (2)① 0.81～0.84 ②3 000 ③3.3或3.2
【规律方法】
1.用多用电表测电阻时应注意:
①测电阻时必须把待测电阻从电路中分离出来。
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,要及时更换电池。
2.多用电表测电流、电压、电阻,电流都是从红表笔流入电表,从黑表笔流出。
【典例2】某同学用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤:
(1)检查多用电表的机械零点。
(2)将红、黑表笔分别插入正、负插孔,将选择开关拨至欧姆挡适当的量程处。
(3)将红、黑表笔 ,进行欧姆调零。 ?
(4)测反向电阻时,将 表笔接二极管正极,将 表笔接二极管负极,读出多用电表示数。 ?
(5)为了得到准确的测量结果,应让多用电表指针尽量指向表盘 (选填“左侧”“右侧”或“中央”),否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)、(4)。 ?
(6)测量完成后,将选择开关旋转到 位置。?
【解析】(3)使用前将红黑表笔短接,进行欧姆凋零。(4)用多用电表测二极管的反向电阻时,应先将红表笔接二极管正极,黑表笔接二极管的负极。(5)为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央。(6)测量完毕后,应将选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡位置。
答案:(3)短接 (4)红 黑 (5)中央
(6)OFF挡或交流电压最高挡
类型二 电学黑箱
【典例3】如图所示的黑箱中有三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,应先调整图中多用电表的 (选填“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 (选填“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“×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,测量记录如表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图所示。
请将记录表补充完整,并在黑箱图所示的黑箱中画出一种可能的电路。
两表笔接的接点
多用电表的示数
a,b
_____Ω
a,c
10.0 Ω
b,c
15.0 Ω
【解析】(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A,使指针指到左边的“0”刻度线处。
(2)为保护多用电表的内部元件,在测量黑箱中是否存在电源时,应短暂接触接点b。
(3)欧姆表的读数为5.0×1 Ω=5.0 Ω;每对接点间正反向电阻均相同,说明黑箱中没有二极管元件,只有电阻,由测量电阻最大值为15.0 Ω可知,每个电阻的最小值为5.0 Ω,接法如图甲所示;电阻值还可能为10.0 Ω,接法如图乙所示。
答案:(1)A (2)短暂 (3)5.0 见解析图
【规律方法】“电学黑箱”问题的分析方法与思路:
根据对黑箱外部接线柱的测试结果判定黑箱内部元件的种类和电路的连接方式,除了应熟悉电路的基本规律外,还必须善于利用电压表和多用电表的欧姆挡进行测试,并对结果作出正确的分析和判断,判定黑箱内元件的思路如下:
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。
【补偿训练】
“黑箱子”表面有a、b、c三个接线柱,箱内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可连接一个元件,为了探明箱内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:
第一步:用电压挡对任意两接线柱正、反向测量,指针均不发生偏转;
第二步:用电阻“×100”挡对任意两接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图甲所示。
(1)第一步测量结果表明箱内 。?
(2)图乙给出了图甲③中欧姆表指针所处的位置,其对应的电阻是 Ω;图丙给出了图甲①和②中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 Ω。?
(3)请在图丁的接线柱间用电路符号画出黑箱内的元件及连接情况。
(4)一个小灯泡与3 V电池组的连接情况如图戊所示,如果把图戊中e、f两端用导线直接相连,小灯泡可正常发光,欲将e、f两端分别与黑箱子上的两个接线柱相连后小灯泡仍可发光,那么,e端应连接到 接线柱上,f端应连接到
接线柱上。 ?
【解析】(1)用电压挡对任意两接线柱正、反向测量,指针均不发生偏转,说明黑箱内部无电源。
(2)用表盘刻度乘以相应倍率,图甲③的读数为500 Ω,图甲①和②的读数为
1 200 Ω。
(3)由第二步测量结果可列表:
接线柱
电流流向
阻值
推测
a、b
b→a
>1 200 Ω
有二极管,
b端为正
a→b
无穷大
a、c
a→c
无穷大
有二极管,
c端为正
c→a
500 Ω
b、c
b→c
1 200 Ω
有纯电阻,阻
值为1 200 Ω
c→b
1 200 Ω
由表可得黑箱内有一个二极管接在a、c之间,c为其正极,b、c间有一个1 200 Ω的电阻,共两个元件,其接法如图所示。
(4)欲使小灯泡仍能发光,则灯泡连接黑箱的两点间的电阻应较小,故应选择连入二极管,并且使电流从c流向a,所以e接c,f接a。
答案:(1)无电源 (2)500 1 200
(3)见解析图 (4)c a
类型三 故障排查
【典例4】在如图所示的电路中,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:电源、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电源的电动势,则表明
可能有故障。?
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。
【解析】(1)用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开,在点1和点2已接好的情况下,应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压;点1和点2同时断开时,可以用欧姆挡进行测量。(2)在开关闭合时,若测得5、6两点间电压接近电源电动势,可知开关或连接点5、6出现故障。(3)把小灯泡拆离电路后,检验小灯泡是否有故障可用多用电表的欧姆挡调零后进行测量,如果电阻无穷大,说明灯泡是断路的。
答案:(1)电压 欧姆 (2)开关或连接点5、6 (3)见解析
【规律方法】故障排查技巧归纳
1.判断电路故障常用多用电表的电压挡,因为操作既简便又安全,但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断:
(1)如果电压表读数为零,说明可能在和电压表并联的电路之外有断路,或该并联电路内有短路。
(2)如果电压表有示数,说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联电路内无短路。
(3)如果电压表示数等于电源电动势——可能和电压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.若用电流表判断,则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程,否则会损坏电流表。
3.利用欧姆挡检测时要谨慎,必须确认无电压的情况下使用,而且要将待测元件与电路断开。
【补偿训练】
如图是某同学连接的实验实物图,闭合开关S后,发现A、B灯都不亮,他采用多用电表的欧姆挡检查故障。
(1)测试前,应将开关S (选填“断开”或“闭合”)。?
(2)测量结果如表所示,由此可以断定故障是 。?
测试点
表头指针
c、d
d、e
e、f
A.灯A断路 B.灯B断路
C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路
【解析】(1)用欧姆挡检查时,测试前应首先将开关S断开。(2)根据表针偏转情况,接c、d时有示数,说明不是灯A断路;接e、f时有示数,说明也不是灯B断路;接d、e间时电阻无穷大,可以断定是d、e间导线断路。
答案:(1)断开 (2)D
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课堂检测·素养达标
1.(多选)下述关于多用表欧姆挡测量电阻的说法中正确的是 ( )
A.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
B.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新欧姆调零后再测量
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,都必须重新欧姆调零
【解析】选B、C。测量电阻时不需要区分正负极,所以如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则不会影响测量结果,故A项错误;测量电阻时如果指针偏转过大,说明所选挡位太大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新调零后重新测量,故B项正确;为保护电表,测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开,故C项正确;用同一挡位测不同电阻时不需要重新进行欧姆调零,用不同的挡位测电阻时必须进行欧姆调零,故D项错误。
2.用多用电表探测如图所示黑箱,用直流电压挡测量:E、G两点间和F、G两点间均有电压,E、F两点间无电压;用欧姆挡测量:黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点,红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点,阻值很小,但反接阻值很大。那么,该黑箱内元件的接法可能是选项图中的 ( )
【解析】选B。黑表笔接E,红表笔接F,电阻很小,此时二极管导通,电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进,电流方向从E到F,只有B正确。
3.黑箱中有一个二极管,还有两个阻值均为1 kΩ的电阻,它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路,用多用电表的欧姆挡对这三个接线柱间的电阻进行测量,得到的数据如表所示,那么黑箱中的线路是哪一个 ( )
黑笔触点
1
1
2
红笔触点
2
3
1
表头读数
0
0.5 kΩ
2 kΩ
【解析】选C。根据表头读数为零,二极管反接这一点可判断B是错误的;根据读数为0.5 kΩ,二极管正接电阻为0,得两个电阻应是并联,可判断A是错误的;再根据读数为2 kΩ可判断D是错误的;只有C满足三次测量,故选C。
4.如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的。为了查出断导线,某同学想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端,并观察多用电表指针的示数。在下列选项中,符合操作规程的是 ( )
A.直流10 V挡
B.直流0.5 A挡
C.直流2.5 V挡
D.欧姆挡
【解析】选A。因为被检测的电路为含电源电路,所以选用欧姆挡一定不可以。由于电路中电源电动势为6 V,所以选用直流2.5 V挡也不安全。估测电路中电流,最大值可能为Im== A=1.2 A,所以选用直流0.5 A挡也不对,只有选用直流10 V挡。
5.某同学用多用电表测定一只电阻的阻值,多用电表电阻挡有3种倍率,分别是×100 Ω、×10 Ω、×1 Ω该同学选择×10 Ω倍率,用正确的操作方法测量时,发现指针转过角度太小。
(1)为了准确地进行测量,请你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.旋转选择开关至欧姆挡“×1 Ω”
B.旋转选择开关至欧姆挡“×100 Ω”
C.旋转选择开关至“OFF”,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,调节欧姆调零旋钮,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,Rx的测量值为 Ω。?
【解析】(1)指针偏角过小说明待测电阻较大,应换用大倍率,重新欧姆调零后再测量,测量完毕旋转选择开关至“OFF”,并拔出两表笔,综上分析,合理顺序为BEDC。
(2)欧姆表的读数为示数乘以倍率=22×100 Ω=2 200 Ω。
答案:(1)BEDC (2)2 200
6.某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,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点时多用电表示数如图乙所示,读数为 V,说明 正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯泡”)。?
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯泡”)。?
【解析】(1)多用电表直流50 V的量程读中间均匀部分,共50格,每格1 V,应该估读到0.1 V,指针在11～12之间,读数为11.5 V。开关断开,相当于电压表并联在蓄电池两端,读出了蓄电池的电压,故蓄电池是正常的。(2)两表笔接b、c之间并闭合开关,测得相同电压,说明a、b之间是通路,b、c之间是断路,故障器件是小灯泡。
答案:(1)11.5(11.2～11.8) 蓄电池 (2)小灯泡
7.某物理兴趣小组准备探究某种元件Q(4 V,2 W)的伏安特性曲线,现有下列器材:
A.电压表V1(0～5 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表V2(0～10 V,内阻约20 kΩ)
C.电流表A(0～0.6 A,内阻约0.4 Ω)
D.滑动变阻器R1(5 Ω,1 A)
E.滑动变阻器R2(500 Ω,0.2 A)
F.直流电源E(6 V,内阻约1 Ω)
(1)实验中为使实验误差尽量减小,要求电压表示数从零开始变化且多取几组数据,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(选填选项的字母)?
(2)请将图中的实物连线补充完整。
(3)检查实验电路连接正确,然后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表和电压表的示数始终为零。在不断开电路的情况下,检查电路故障,应该使用多用电表的 (选填“欧姆挡”“电流挡”或“电压挡”),检查过程中将多用电表的黑表笔与电流表“-”接线柱接触, 红表笔依次与电压表和电流表的“+”接线柱接触时,多用电表指针都发生较大角度的偏转,若导线与接线柱接触良好,说明电路中发生断路故障的元件是 (选填“电流表”“电压表”或“元件Q”)。?
【解析】(1)待测元件额定电压为4 V,则电压表应选A;为保证安全,方便实验操作,滑动变阻器应选D。
(2)实验要求电压表示数从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;R==
Ω=8 Ω,电流表内阻为0.4 Ω,电压表内阻
为10 kΩ,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示:
(3)实验电路连接正确,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,发现电流表和电压表指针始终不发生偏转,说明电路存在断路。在不断开电路的情况下,应该使用多用电表直流电压挡检查电路故障;检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“+”“-”接线柱接触时,多用电表指针发生较大角度的偏转,说明电路故障是电流表断路。
答案:(1)A D (2)见解析 (3)电压挡 电流表
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