高中物理第3章從電表電路到集成電路3.1學(xué)會(huì)使用多用電表教案2選修.docx

3.1 學(xué)會(huì)使用多用電表知識(shí)梳理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解多用電表的構(gòu)造和原理;2.使用多用電表測(cè)電阻;3.探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件.二、實(shí)驗(yàn)原理1.多用電表的構(gòu)造及功能多用電表可以用來(lái)測(cè)電流、電壓和電阻，又稱(chēng)萬(wàn)用電表，其表面結(jié)構(gòu)如圖7-3-55所示.圖7-3-55其表面分為上、下兩部分，上半部分為表盤(pán)，共有三條刻度線(xiàn)，最上面的刻度線(xiàn)的左端標(biāo)有“”，右端標(biāo)有“0”，是用于測(cè)電阻的，中間的刻度線(xiàn)是用于測(cè)直流電流和直流電壓的，其刻度是分布均勻的，最下面一條刻度線(xiàn)左側(cè)標(biāo)有“V”是用于測(cè)交流電壓的，其刻度是不均勻的.多用電表表面的下半部分為選擇開(kāi)關(guān)，周?chē)鷺?biāo)有測(cè)量功能的區(qū)域和量程.將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋，多用電表就測(cè)量電流;當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到其他功能區(qū)域時(shí)，就可測(cè)量電壓或電阻.多用電表表面還有一對(duì)正、負(fù)插孔.紅表筆插“”插孔，黑表筆插“-”插孔，插孔上面的旋鈕叫調(diào)零旋鈕，用它可進(jìn)行電阻調(diào)零.另外，在表盤(pán)和選擇開(kāi)關(guān)之間還有一個(gè)機(jī)械調(diào)零旋鈕，用它可以進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，即旋轉(zhuǎn)該調(diào)零螺絲，可使指針（在不接入電路中時(shí)）指在左端“0”刻線(xiàn).2.多用電表是電流表、電壓表和歐姆表的組合，測(cè)電流和電壓的原理與電流表和電壓表相同（1）直流電流擋:直流電流擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭并聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電流表.（2）直流電壓擋:直流電壓擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭串聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電壓表.（3）測(cè)電阻的原理如圖7-3-56所示.圖7-3-56歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的測(cè)量電阻的儀表，可直接讀出電阻值，比用伏安法測(cè)電阻方便.調(diào)零時(shí)測(cè)量時(shí)只要將對(duì)應(yīng)Rx值的電流刻度I改為阻值Rx即為歐姆表.由于I與R成非線(xiàn)性關(guān)系，表盤(pán)上電流刻度是均勻的，其對(duì)應(yīng)的電阻刻度卻是不均勻的，電阻的零刻度在電流滿(mǎn)偏處.3.二極管的單向?qū)щ娦远O管是用半導(dǎo)體材料制成的電子元件，它有兩個(gè)引線(xiàn)，一根叫正極，另一根叫負(fù)極，二極管的表示符號(hào)是，當(dāng)二極管的正極接高電勢(shì)點(diǎn)、負(fù)極接低電勢(shì)點(diǎn)，即加正向電壓時(shí)，二極管電阻很?。ㄅc加反向電壓比較），處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)接通的開(kāi)關(guān);當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，二極管的電阻無(wú)窮大，相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，這種特性叫二極管的單向?qū)щ娦?，已被廣泛應(yīng)用.三、實(shí)驗(yàn)器材多用電表一只，干電池一節(jié)，電阻箱一個(gè)，定值電阻三個(gè)，黑箱一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干.四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用多用電表測(cè)電阻的步驟（1）調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度.（2）選擇開(kāi)關(guān)置于“”擋的R1擋，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，然后斷開(kāi)表筆，再使指針指到“0”歐姆位置.（3）將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開(kāi)表筆，再與標(biāo)定值進(jìn)行比較.（4）選擇開(kāi)關(guān)改置R100擋，重新進(jìn)行歐姆調(diào)零.（5）再將兩表筆分別接觸標(biāo)定值為幾十千歐的電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開(kāi)表筆，與標(biāo)定值進(jìn)行比較.（6）測(cè)量完畢，將選擇開(kāi)關(guān)置于交流電壓最高擋或OFF擋.2.研究二極管的單向?qū)щ娦裕?）將二極管、小電珠、電鍵、直流電源按如圖7-3-57甲所示電路連接起來(lái)，閉合電鍵S后，小電珠正常發(fā)光.圖7-3-57（2）將二極管、電鍵、小電珠等按如圖7-3-57乙所示連接起來(lái)，閉合電鍵S后，小電珠不發(fā)光.3.探測(cè)黑箱內(nèi)電路，如圖7-3-58所示.圖7-3-58（1）操作程序作出初步判斷后，再根據(jù)各接點(diǎn)間的測(cè)量值進(jìn)行邏輯推理，判斷黑箱內(nèi)有哪些電學(xué)元件（電阻、電源、二極管等），最終確定元件的位置和連接方法.（2）操作步驟機(jī)械調(diào)零:熟悉多用電表的表面結(jié)構(gòu)，觀察使用前指針是否指在刻度線(xiàn)左端0位置，若不指0，調(diào)整調(diào)零螺絲，使指針指0.將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓擋，并置于500 V量程，用多用電表測(cè)量黑箱任意兩個(gè)接線(xiàn)柱間的電壓，若均無(wú)示數(shù)，說(shuō)明箱內(nèi)不含電源.先選定歐姆擋的某一較小的擋，兩表筆短接，進(jìn)行調(diào)零.然后，用歐姆擋測(cè)A、B間正反向電阻.若兩次所測(cè)阻值相等，則表明A、B間只含有電阻.若一次測(cè)量電阻值較小，另一次較大，說(shuō)明A、B間有二極管，且測(cè)量阻值較小時(shí)，與黑表筆接觸的那一端為二極管的正極.用歐姆擋測(cè)B、C間正反接電阻.若兩次所測(cè)阻值相等，則表明B、C間只含有電阻.若一次測(cè)量電阻值較小，另一次較大，說(shuō)明B、C間有二極管，且測(cè)量阻值較小時(shí)，與黑表筆接觸的那一端為二極管的正極.根據(jù)前面所測(cè)結(jié)果，畫(huà)出黑箱內(nèi)電路.使用完畢，將表筆從插孔中拔出，并將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.五、使用歐姆擋進(jìn)行測(cè)電阻時(shí)的注意事項(xiàng)1.為了提高測(cè)量的精度，在選擇量程范圍時(shí)，應(yīng)盡可能使表針指示在滿(mǎn)刻度的20%80%弧長(zhǎng)范圍內(nèi)，表針愈靠近刻度線(xiàn)的中點(diǎn)（即滿(mǎn)刻度的1/2），測(cè)量的準(zhǔn)確度愈高.例如，測(cè)量1 k左右的電阻，應(yīng)選擇100擋（這時(shí)表針指示在刻度線(xiàn)的中間位置，而不應(yīng)選擇10或1k擋（這時(shí)表針的指示遠(yuǎn)離中間位置）.2.每次變換電阻的擋位以后，都要重調(diào)歐姆零點(diǎn)，否則測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確.如果旋動(dòng)“調(diào)零旋鈕”已無(wú)法使表針到達(dá)“0”位，則說(shuō)明表內(nèi)電池電壓不足，應(yīng)打開(kāi)電表背面的電池盒蓋板，換上同規(guī)格的新電池（注意電池的極性）.3.測(cè)量電路中的電阻時(shí)，應(yīng)先切斷電源.如果待測(cè)電阻有并聯(lián)支路存在，必須將待測(cè)電阻的一端脫開(kāi)，然后再對(duì)它測(cè)量，否則電表的讀數(shù)不是待測(cè)電阻的阻值，而是各支路電阻并聯(lián)后的總阻值.如果電路中有大電容器存在，必須先將電容器放電完畢以后，才能進(jìn)行測(cè)量.4.檢查晶體管時(shí)，必須使用“100”或“1k”擋.不能使用“1”或“10 k”擋，因前者電流太大（100 mA左右），后者電壓太高（9 V），都可能損壞晶體管.5.使用歐姆擋檢查整流元件（晶體二極管）的正負(fù)極性時(shí)，必須注意到:萬(wàn)用電表內(nèi)電池的“”極是與黑表筆（即表面的“-”插孔）相連的.因此電流是從黑表筆流出，經(jīng)外接元件后再回到紅表筆去.如果忽視這一點(diǎn)，就會(huì)引起判斷上的錯(cuò)誤.6.使用歐姆擋的間歇中，不要讓兩表筆短路，以免損耗電池.表針長(zhǎng)時(shí)間偏轉(zhuǎn)，對(duì)電表的保養(yǎng)也不利.7.測(cè)電阻時(shí)，待測(cè)電阻要與電源以及其他電阻斷開(kāi)，且不能用手接觸表筆.8.用多用電表測(cè)黑箱時(shí)，一定要先用電壓擋判斷其內(nèi)部有無(wú)電源，確認(rèn)無(wú)電源后才能使用歐姆擋測(cè)量.9.使用完畢，將表筆從插孔中拔出，并將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.六、誤差分析測(cè)量值偏大其主要原因可能是表筆與電阻兩端接觸欠緊而引入接觸電阻，或者在連續(xù)測(cè)量過(guò)程中，表筆接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起電表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)下降，內(nèi)阻增加.如果是高值電阻的測(cè)量值，則可能是人體電阻并入造成.歐姆表的刻度是按標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)出，當(dāng)電池用舊了，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均發(fā)生變化，由此引起測(cè)量誤差.交流與思考:使用歐姆擋，在選取量程時(shí)，為什么使指針指在中值電阻附近可提高測(cè)量準(zhǔn)確度？提示:若指針偏轉(zhuǎn)角度太大，由于讀數(shù)太小而造成偶然誤差增大;若指針偏轉(zhuǎn)角度太小，由于刻度線(xiàn)太密集而使讀數(shù)不準(zhǔn)確，甚至無(wú)法讀數(shù).所以，只有指針指在中值電阻附近時(shí)才比較準(zhǔn)確.重難探究考點(diǎn)歐姆表（擋）原理（1）原理圖:（如圖7-3-59所示）圖7-3-59G是電流表，內(nèi)阻為R g，滿(mǎn)偏電流為Ig.電池的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r.電阻R為可變電阻，也叫調(diào)零電阻.（2）歐姆表原理:，即I與Rx一一對(duì)應(yīng).（3）特點(diǎn):A.Rx0，此時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)最大.B.紅、黑表筆不接觸，I0，指針不偏轉(zhuǎn)，刻度值為.C.測(cè)電阻Rx時(shí)，.由于I和Rx 之間不成正比，所以歐姆表刻度是不均勻的.D.測(cè)量時(shí)被測(cè)電阻要與原電路斷開(kāi).交流與思考:歐姆表的中值電阻與內(nèi)阻有何關(guān)系？由此解釋為何每次歐姆表?yè)Q擋都要調(diào)零.提示:由，解得R內(nèi)=R中，即中值電阻等于歐姆表的內(nèi)阻.若換用不同的擋時(shí)，其中值電阻都是不同的，歐姆表對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻也不相同.因此，在不同的擋位時(shí)，只有重新調(diào)零才能使指針指在滿(mǎn)偏位置.【探究】 如圖7-3-60所示為歐姆表的原理示意圖，其中電流表的滿(mǎn)偏電流為300 A，內(nèi)阻Rg100 ，調(diào)零電阻最大阻值R50 k，串聯(lián)的固定電阻R050 ，電池電動(dòng)勢(shì)E1.5 V，用它測(cè)量電阻Rx能準(zhǔn)確測(cè)量的阻值范圍是_.圖7-3-60A.30 k80 kB.3 k8 kC.300 k800 kD.3 000 k8 000 k解析:當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)，根據(jù)得當(dāng)指針指在中間時(shí)，被測(cè)電阻為Rx，則Rx=R+Rg+R+R0=5 k使用歐姆擋讀數(shù)時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)范圍為中，即1 k25 k，所以，選項(xiàng)B正確.答案:B典例精析1.多用電表的應(yīng)用【例1】 一學(xué)生用多用電表測(cè)電阻，他在實(shí)驗(yàn)中有違反使用規(guī)則之處.他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:（1）選擇開(kāi)關(guān)扳到歐姆擋“1 k”上;（2）把表筆插入測(cè)試筆插孔中，先把兩根表筆相接觸，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上;（3）把兩根表筆分別與某一待測(cè)電阻的兩端相接，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針幾乎滿(mǎn)偏;（4）換用“100”的歐姆擋，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)適中，隨即記下歐姆數(shù)值;（5）把表筆從測(cè)試筆插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原處，實(shí)驗(yàn)完畢.這個(gè)學(xué)生在測(cè)量時(shí)已注意到:待測(cè)電阻與其他元件和電源斷開(kāi)，不用手碰表筆的金屬桿.這個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中違反了哪一條或哪一些重要的使用規(guī)則？答:_.解析:使用歐姆表要注意的地方比較多.使用前要經(jīng)過(guò)調(diào)整（機(jī)械調(diào)零，選擇量程后要電阻調(diào)零），使用后要復(fù)位（拔出表筆，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于“OFF”擋或交流高壓擋），使用過(guò)程中換擋后要重新調(diào)零這些往往都是考查的重點(diǎn).答案:該題中不符合操作規(guī)則的是:換到合適的量程后，要重新調(diào)整調(diào)零旋鈕;使用后不能把選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋.點(diǎn)評(píng):注重多用電表測(cè)電阻的原理、實(shí)際操作和探索意識(shí)，是提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、適應(yīng)高考要求的有效學(xué)習(xí)策略.鞏固與拓展多用電表表頭的示意圖如圖7-3-61所示.圖7-3-61在正確操作的情況下:（1）若選擇開(kāi)關(guān)的位置如灰箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_(kāi).（2）若選擇開(kāi)關(guān)的位置如白箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_(kāi).（3）若選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_(kāi).（4）若選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來(lái)的正確操作步驟應(yīng)該依次為:_;_;_.（5）全部測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥到_或者_(dá).（6）無(wú)論用多用電表進(jìn)行何種測(cè)量（限于直流），電流都應(yīng)該從_色表筆經(jīng)_插孔流入電表.答案:（1）直流電壓 1.20 V（2）直流電流47 mA（3）電阻17 k（4）換用1 k倍率，重新調(diào)零將紅黑表筆分別接觸被測(cè)電阻的兩根引線(xiàn)，讀出指針?biāo)缚潭仍俪艘员堵实脺y(cè)量值（5）OFF交流電壓500 V擋位置（6）紅 正2.使用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件【例2】 如圖7-3-62所示，已知黑箱外有A、B、C三只接線(xiàn)柱，黑箱內(nèi)有一只定值電阻和一個(gè)二極管，它們的兩端都直接接在接線(xiàn)柱上.用多用電表依次測(cè)三只接線(xiàn)柱間的阻值，結(jié)果如下表所示.請(qǐng)判定黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu).圖7-3-62紅表筆AABCCB黑表筆BCCBAA阻值（）100150502k2.1k100思路點(diǎn)撥:電阻的正反向電阻相同，二極管的正反向電阻不同，且差距很大.歐姆表的黑表筆接內(nèi)部電源的正極，紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極.解析:定值電阻阻值與電流方向無(wú)關(guān).二極管有單向?qū)щ娦裕潆娮枧c電流方向有關(guān):其正向電阻較小，反向電阻很大.電流方向總是從紅表筆流入多用電表，因此一定是從黑表筆流入被