(共41张PPT)
第3章 从电表电路到集成电路
3.1 学习使用多用电表
第3章 从电表电路到集成电路
电流表
电压
电流
电阻
机械调零旋钮
功能选择开关
调零
红、黑测试表笔
V
交流电压
mA
直流电流
电阻
刻度线左端的“0”
“0”
机械调零
红
黑
功能选择
功能选择
交流电压挡
off
正
负
单向导电性
很小
很大
×
√
×
表1
表2
预习导学新知探究
梳理知识·夯实基础
要点探究·讲练互动
突破疑难·讲练提升
疑难突破·思维升华
以例说法·触类旁通(共41张PPT)学习使用多用电表
1.认识多用电表及其表盘. 2.会使用多用电表测直流电压、电流及导体电阻.(重点)
3.会用多用电表判断二极管的正、负极.(重点)
一、认识多用电表
1.组成:多用电表由一个小量程的电流表(俗称表头)和电路元件组成.
2.面板:多用电表面板的上半部为表盘,分别标有电压、电流、和电阻的刻度线,用于读取这些电学量的测量值.面板中央的定位螺丝为机械调零旋钮,用于调节指针的“0”位.面板下半部中间的旋钮是功能选择开关,周围标有各种测量功能及量程.面板右边有一个电阻挡的调零旋钮.面板的下方有两个标有“+”“-”的插孔,用于插红、黑测试表笔.
3.符号:“V”表示直流电压挡,“V”表示交流电压挡,“mA”表示直流电流挡,“Ω”表示电阻挡.
仔细观察多用电表的刻度盘,电压、电流、电阻的刻度都是均匀分布的吗?电压、电流的零刻度在刻度盘哪一侧?电阻的零刻度又在哪一侧?
提示:电压、电流的刻度是均匀分布的,电阻刻度是不均匀的;电压、电流的零刻度在左端,而电阻的零刻度在右侧.
二、使用多用电表
1.使用多用电表前,应检查指针是否停在刻度线左端的“0”位置.如果没有停在“0”位置,要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮,使指针指“0”.再将红、黑测试表笔分别插入“+”“-”插孔.
2.电压、电流、电阻的测量
利用多用电表测量电压、电流和电阻时,要根据所需测量的电学量,将功能选择开关旋转到相应的测量挡位和量程上.测量结束后,要将功能选择开关旋转到交流电压挡的最大量程处或“off”处,以保护多用电表.
3.用多用电表判断晶体二极管的极性
目前广泛使用的二极管是晶体二极管,它是用半导体材料制成的电子元件.二极管有两根引线,一根叫正极,一根叫负极.
二极管具有单向导电性.当给二极管加上一定的正向电压时,它的电阻值很小;当给二极管加上反向电压时,它的电阻值变得很大.晶体二极管的这种导电特性可以概括成“正向导通,反向截止”.
二极管的符号:
(1)多用电表的所有刻度都是均匀分布的.( )
(2)应用多用电表无论测电压、测电流还是测电阻时,电流都是从红表笔流入电表.( )
(3)欧姆表换挡后不需要再欧姆调零.( )
提示:(1)× (2)√ (3)×
多用电表的使用方法
?学案导引
1.多用电表的常见用途有哪些?
2.应用多用电表时的一般原则和步骤是什么?
1.多用电表使用的一般规则和说明
(1)测量前,应先检查表针是否停在左端“0”位置,如果没有停在“0”位置,要用螺丝刀轻轻转动表盘下方中间部位的调零螺丝,使指针指“0”.然后将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(-)测试笔插孔.
(2)测量时,应先把功能选择开关旋到相应的测量挡位和量程上,读数时要读跟功能选择开关的挡位对应的刻度盘上的示数.
(3)测电流、电压时,被测的电流、电压值不要超过相应的量程,可先选择大量程,再换小量程.尽量让指针指在表盘中央附近,这样可使读数更准确一些.
2.测量电阻时还要注意以下几个方面
(1)选挡:选择欧姆挡量程时,应尽可能使指针在中央刻度的位置附近.把功能选择开关旋到欧姆挡上,并根据估测电阻的大小,把选择开关旋到相应的挡位.
(2)调零:把两根表笔接触,调整欧姆挡的调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零刻度上.(注意:电阻挡的零刻度在刻度盘的右端)
(3)测量(读数):把两只表笔分别与待测电阻的两端相接,进行测量,表针示数乘以量程倍率数,即为待测电阻的阻值.
(4)测量时,应先将待测电阻与电路断开,不可用手接触表笔金属部分,防止触电以及引起误差.
(5)测量后,实验完毕,应将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“off”处或交流电压挡的最大量程处.如果长期不用,应取出表内的电池.
(多选)欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,有关欧姆表的使用和连接,正确的叙述是( )
A.测电阻前要使红黑表笔相接,调节调零电阻,使表头的指针指零
B.红表笔与表内电池的正极相接,黑表笔与表内电池的负极相连接
C.红表笔与表内电池负极相接,黑表笔与表内电池正极相接
D.测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻值越大
[思路点拨] 明确欧姆表测量的是电阻,根据测电阻的操作过程分析是解题的关键.
[解析] 每次测量电阻之前都要进行电阻调零,所以A对;由欧姆表内部结构可知B错C对;测电阻时,表针偏转角度越大,说明通过表头的电流越大,待测电阻值越小,故D错.
[答案] AC
1.用已调零且功能选择开关指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值,根据如图所示的表盘,被测电阻阻值为________Ω.若将该表功能选择开关置于1 mA挡测电流,表盘仍如图所示,则被测电流为________mA.
解析:从电阻刻度线可读出电阻值为22×10=220 Ω,测直流电流时,从中间一条刻度线读数,用“0~10”这组数据,在此“10”代表“1 mA”,故指针指“4”,则电流为×1 mA=0.4 mA,注意有效数字位数,所以被测电流为0.40 mA.
答案:220 0.40
判断二极管的正、负极
?学案导引
1.二极管的特性有哪些?
2.用多用电表测正、反向电阻时,阻值有何不同?
1.二极管的单向导电性
(1)二极管:二极管全称为晶体二极管,
它是用半导体材料制成的电子元件,二极管有两根引线,一根叫正极,一根叫负极,电路元件符号如图所示.
(2)二极管的特点:当给二极管加上一定的正向电压时如图甲所示,它的电阻值很小,就像一个接通的开关一样;当给二极管加上反向电压时如图乙,它的电阻值变得很大,就像断开的开关一样,二极管只允许电流沿一个方向通过,这就是二极管的单向导电性.
(3)导通方向:在图中符号上箭头的指向表示允许电流通过的方向,用多用电表测量它的电阻时,正向电阻很小,反向电阻很大.
2.测二极管的正反向电阻
(1)测正向电阻:将多用电表的电阻挡量程拨到“×10”位置上,将红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,然后两表笔短接,进行电阻调零后,将黑表笔接触二极管的正极,红表笔接触二极管的负极,稳定后读取示数,乘倍率求出正向电阻R1.
(2)测反向电阻:将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1k”),变换挡位之后,须再次把两表笔短接,进行电阻调零,将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极,稳定后读取示数,乘倍率(例如1k)求出反向电阻R2.
3.二极管的极性判断
对二极管的电阻进行测量.如果测得电阻较小,则多用电表的黑表笔所连的一端为二极管的正极,若电阻值很大,则与黑表笔相连的一端为二极管的负极.
某同学利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、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处.
(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,读出电表示数.
(5)为了得到准确的测量结果,应让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)测量完毕后,将选择开关拨至________.
[思路点拨] 根据多用电表的使用方法及二极管正反向电阻的不同解题.
[解析] 首先要机械调零.在选择量程后还要进行欧姆调零,而且每一次变换量程都要重复这样的过程.将红黑表笔短接,即为欧姆调零.测量二极管的反向电阻时应将红表笔接二极管的正极,黑表笔接负极.欧姆表盘的刻度线分布不均匀,在中央的刻度线比较均匀,所以尽量让指针指向表盘的中央.测量完成后应将开关打到“off”处或交流电压挡的最大量程处.
[答案] (3)短接 (4)红 黑 (5)中央
(6)“off”处或交流电压挡的最大量程处
2.用多用电表欧姆挡(×100)测试三只晶体二极管,其结果依次如图所示甲、乙、丙三个图,由图可知,图______中的二极管是好的,该二极管的正极是________端.
解析:根据二极管加正向电压时,电阻值越小越好,但不能为零,否则二极管已被击穿,加反向电压时,电阻值越大越好,但不能无穷大,否则二极管引线断开.由图可知,图甲、丙二极管是坏的,图乙中二极管是好的,且左边图加的是反向电压,右边图加的是正向电压,由于红表笔插入的是“+”测试孔,与内部电池负极相连,故二极管正极是a端.
答案:乙 a
典型问题——用多用电表判断电路故障
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、电阻器内部断路或滑动变阻器接触不良等,检查故障方法有:
1.用多用电表的欧姆挡检测:在确保电源断开的情况下,用电阻×1挡(注意先调零)测电阻,如果阻值为“∞”,表明电路断开,如果阻值为零,表明电路短路.
2.用多用电表的电压挡检测:把多用电表与被检测部分并联,如果多用电表读数为零,说明多用电表内无电流通过,可能在并联路段之外有断路,或并联路段内短路;如果多用电表有示数,说明多用电表内有电流通过,在并联电路之外无断路且并联路段之内无短路.
3.用多用电表的电流挡检测:把多用电表与被检测的部分并联,如果多用电表有示数,其他部分开始工作,则此时与多用电表并联的部分断路.
如图是某同学连接的实验实物图.闭合开关后A、B两灯都不亮.他采用下列两种方法对故障原因进行排查:(灯泡A、B的规格均为2.5 V、1 W,滑动变阻器为10 Ω、1 A)
(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查,那么选择开关应置于________挡.
A.2.5 V B.10 V
C.50 V D.250 V
该同学的测试结果见表1,则在测试a、b间直流电压时,红表笔应当接触________.(选填“a”或“b”)
测试点 电压示数
a、b 有示数
b、d 有示数
c、d 无示数
d、f 有示数
测量点 表针偏转情况
c、d
d、e
e、f
表1 表2
根据测量结果,可以判断故障是 ( )
A.灯A短路 B.灯B短路
C.c、d段断路 D.d、f段断路
(2)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测量结果见表2,那么检查出的结果是( )
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)由实物图示可知,电源由4节干电池组成,电源电动势E=6 V,用多用电表直流电压挡测量时,应选满偏电压为10 V的较合适.根据电流应从红表笔流入,黑表笔流出的原则,红表笔应连电源正极,即接a.可用排除法确定电路故障,接a、b时有示数,说明从电源正极到a处,电源负极至b处,无断路;b、d有示数,说明a与d之间未断路;c、d无示数,说明e、f、b间有断路;d、f有示数,说明f、b间无断路,故可确定断路在d、f间.另外不可能是A或B灯短路,因为一只灯短路,并不影响另一灯发光.
(2)根据c、d,d、e,e、f间的示数,说明灯A、B均未断路,而d、e间电阻无穷大,说明d、e断路.
[答案] (1)B a D (2)D
如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线是好的.为了查出断的导线,某学生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指示的示数.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.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Imax= 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.
[随堂检测]
1.关于多用电表表面上的刻度线,下列说法正确的是( )
A.电阻刻度是均匀的
B.电阻刻度是不均匀的
C.直流电流刻度线是不均匀的
D.直流电压刻度线是不均匀的
解析:选B.由I=,电流I与对应的待测电阻阻值Rx不成正比,电阻的刻度线是不均匀的,刻度值越大处刻度线越密,故A错误,B正确;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,故C、D错误.
2.多用电表欧姆挡内部等效简化电路图正确的是( )
解析:选C.在测量电阻时,要用到电流,故应在内部有电源;同时由于要保证电流在表头中由红进黑出,故红表笔应接电源的负极,黑表笔接电源的正极;并且在测量电阻时要进行欧姆调零,故应串接滑动变阻器,故只有C正确.
3.如图所示的电路为欧姆表原理图,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( )
A.4 Ω B.20 Ω
C.30 Ω D.60 Ω
解析:选D.设电动势为E,内阻为R内,满偏电流为Ig,欧姆表调零时:Ig=,测一阻值为R=10 Ω的电阻时:Ig=,测一未知电阻时:Ig=,解得:Rx=60 Ω.
4.把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表,电路如图所示,现备有如下器材:A.电源E=3 V(内阻不计);B.变阻器0~100 Ω;C.变阻器0~500 Ω; D.红表笔;E.黑表笔.
(1)变阻器选用________.
(2)红表笔接________端,黑表笔接________端.
(3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度,其电阻值应为________.
解析:(1)两表笔直接接触时,调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig=,解得R0=400 Ω,故变阻器应选C.
(2)红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,所以红表笔接N端,黑表笔接M端.
(3)电流I=2 mA时,有I=,解得Rx=1 000 Ω.
答案:(1)C (2)N M (3)1 000 Ω
[课时作业]
一、单项选择题
1.如图所示,将一光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,用光照光敏电阻时,表针的偏角为θ1;用手掌挡住光线,表针的偏角为θ2,则可判断( )
A.θ1>θ2 B.θ1=θ2
C.θ1<θ2 D.不能确定
解析:选A.有光时电阻小,则偏角大,无光时电阻大,则偏角小,故θ1>θ2.
2.用欧姆表测一个电阻R的阻值,选择旋钮置于“×10”挡,测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间,可以确定( )
A.R=150 Ω
B.R=1 500 Ω
C.1 000 ΩD.1 500 Ω解析:选C.表盘右疏左密,指针在100与200刻度弧线的正中间,所以可以确定1 000 Ω<R<1 500 Ω,故选C.
3.如图是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度处.现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的处,则该电阻的阻值为( )
A.4R B.5R
C.10R D.16R
解析:选D.当进行欧姆调零时,根据闭合电路欧姆定律,此时欧姆表满偏,即Ig=,当测量阻值为R的电阻时,有=,设待测电阻的阻值为Rx,则有=,联立各式解得Rx=16R,故D对.
二、多项选择题
4.如图所示为欧姆表的原理图,表头内阻为Rg,调零电阻接入电路中的电阻值为R,电池的电动势为E,内阻为r,则下列说法中正确的是( )
A.它是根据闭合电路欧姆定律制成的
B.接表内电池负极的应是红表笔
C.电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D.调零后刻度盘的中心刻度值是r+Rg+R
解析:选ABD.其原理为闭合电路欧姆定律,故A正确;接表内负极的是红表笔,故B正确;欧姆表零刻度线在最右侧,最大刻度线在最左侧,C错误;调零后刻度盘的中心刻度值是Rg+r+R调零电阻的连入电路部分的阻值,故D正确.
5.如图所示为一个多量程多用电表的简化电路图,单刀多掷开关S可以与不同接点连接.下列说法不正确的是( )
A.当S接1或2时为直流电流挡,接1时量程较小
B.当S接1或2时为直流电压挡,接1时量程较大
C.当S接3或4时为直流电流挡,接3时量程较大
D.当S接5或6时为直流电压挡,接5时量程较小
解析:选ABC.当开关S旋到位置1、2位置是电流表,接1时分流电阻小,则其分流大,则量程大,则A、B错误;接3或4为欧姆表,则C错误;当开关S转到5、6位置为电压表,串联电阻越大,则量程越大,则D正确.
三、非选择题
6.现有一多用电表,其欧姆挡的“0”刻度线与中值刻度线之间的刻度模糊,若用“×100”的欧姆挡,经调零后,规范测量某一待测电阻Rx,指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等,如图所示,则该待测电阻Rx=________Ω.
解析:欧姆表调零时,Ig=,由图示欧姆表可知,中央刻度值为:15×100 Ω=1 500 Ω,指针在中央刻度线时:Ig=,欧姆表指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等,则电流:I=Ig=,解得Rx=500 Ω.
答案:500
7.某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表,图中R1和R2为定值电阻,S为开关.回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线.
(2)开关S闭合时,多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量______(选填“电流”“电压”或“电阻”).
(3)表笔A应为________色(选填“红”或“黑”).
(4)定值电阻的阻值R1=________ Ω,R2=________ Ω.(结果取3位有效数字)
解析:(1)对照电路图连线,如图所示.
(2)开关S断开时,串联分压电阻,电压量程扩大,是电压表;开关S闭合时,并联分流电阻,电流量程扩大,是电流表.
(3)红正黑负,故表笔A连接负接线柱,为黑表笔.
(4)开关S断开时,电压量程为1 V,故:RV===1 000 Ω,故R2=RV-Rg=1 000 Ω-120 Ω=880 Ω;R1==≈1.00 Ω.
答案:(1)如解析图所示 (2)电流 电压 (3)黑
(4)1.00 880
8.如图所示的电路,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________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小灯泡是否有故障的具体步骤:
①旋转选择旋钮,使指针指到欧姆挡;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________.
解析:(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压挡,若选电流挡易造成表头烧坏、电源短路;若选欧姆挡则有可能造成短路、指针倒转.在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆挡,直接测量某段电路的电阻即可.
(2)电压表示数接近电动势,只有一种可能,即电压表与灯泡串联接入电路,电压表内阻极大,分得大部分电压,说明开关或连接点5、6两点断路.
(3)①调到欧姆挡;②将红黑表笔相接,进行欧姆挡调零;③测量小灯泡的电阻,如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障(灯丝断或灯座接触不良).
答案:(1)电压 欧姆 (2)开关或连接点5、6 (3)②将红、黑表笔相接,进行欧姆挡调零 ③测量小灯泡的电阻,如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障
9.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:
(1)在使用多用电表测量时,若选择开关拨至“25 mA”挡,指针的位置如图甲所示,则测量结果为________ mA.
(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图丙所示,则该图像的函数关系式为I=____________________;
(3)下列根据图丙中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是________.
A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大
B.欧姆表调零的实质是通过调节R0,使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中,当Rx的阻值为图丙中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧
(4)根据图线可知该电池的电动势E=________.
解析:(1)若选择开关拨至“25 mA”挡,由题图甲所示表盘可知,其分度值为0.5 mA,所测电流为:11.5 mA.
(2)根据闭合电路欧姆定律得:I==.
(3)因为Rx=-r-R0-Rg,函数图线是非线性变化的,当电流比较大时,则电阻比较小,当电流比较小时,则电阻比较大,所以欧姆表的示数左大右小,故A错误.当Rx=0,I=,此时的电流为满偏电流,故B正确.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏,故C正确.测量中,当Rx的阻值为题图丙中的R2时,电流比半偏电流小,指针位于表盘中央位置的左侧,故D正确.
(4)当Rx=0时,E=Ig(r+R0+Rg);当Rx=R1时,E=(r+R0+Rg+R1),联立以上两式可得:E=IgR1.
答案:(1)11.5 (2) (3)BCD (4)IgR1
10.如图所示为一简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=__________kΩ.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比较____________(填“变大”“变小”或“不变”).
解析:回路中电流方向满足红进黑出,所以与A相连的表笔颜色是红色;当两表笔短接(即Rx=0)时,电流表应调至满偏电流Ig,设此时欧姆表的内阻为R内,此时由关系Ig=得R内==5 kΩ;当指针指在刻度盘的正中央时I=,有=,代入数据可得Rx=R内=5 kΩ;当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I===,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了.
答案:红 5 变大
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