第四節(jié)認(rèn)識(shí)多用電表doc

1、第四節(jié)認(rèn)識(shí)多用電表教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解歐姆表的基本構(gòu)造，簡單原理和測量電阻的方法。能力目標(biāo)會(huì)根據(jù)給出的具體數(shù)據(jù)考慮選用什么規(guī)格的儀器。情感目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生理解觀察內(nèi)容的真實(shí)性，鼓勵(lì)學(xué)生尋查意外現(xiàn)象及異?，F(xiàn)象所發(fā)生的原因。培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心操作、認(rèn)真觀察的習(xí)慣和分析實(shí)際問題的能力。教學(xué)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)多用電表一、教學(xué)目標(biāo)（1）了解用伏安法測電阻，無論用 “內(nèi)接法 ”還是 “外接法 ”，測出的阻值都有誤差，懂得誤差的產(chǎn)生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的。（ 2）會(huì)根據(jù)給出的具體數(shù)據(jù)考慮選用什么規(guī)格的儀器。（ 3）知道歐姆表測電阻的原理。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)1.重點(diǎn)是使學(xué)生掌握引起測量誤差的原因及減小誤差的方法。

2、2.難點(diǎn)是誤差的相對性。三、有關(guān)教學(xué)難點(diǎn)的突破多用電表作直流伏特表和直流安培表用時(shí)，其紅黑表筆應(yīng)分別接待測電路的正負(fù)極。那么，當(dāng)它作歐姆表用時(shí)，為什么要將紅表筆連其內(nèi)部電池 E 的負(fù)極（或黑表筆連 E 的正極）呢？這是教學(xué)中的疑難問題。請看圖 1 所示的示教板， 當(dāng)多用電表作直流伏特表或直流安培表用時(shí)，表內(nèi)的電池E 均被擱置不用。此時(shí)紅表筆直接（或間接）連入表頭（電流表G）的正端，而黑表筆則連入表頭的負(fù)端。這樣，在測試中，將紅黑表筆分別接入待測電路的正負(fù)極時(shí)，電流將從紅表筆流入，依次流經(jīng)表頭的正負(fù)端，均可使表針正常偏轉(zhuǎn)，即向右偏轉(zhuǎn)當(dāng)多用電表作歐姆表用于測電阻時(shí)，因有內(nèi)部電池E 而形成閉合電路。

3、由于紅表筆另一端與其內(nèi)部電池E 的負(fù)極相連，這樣電流仍然從紅表筆流入，依次流經(jīng)表G 的正負(fù)端并使表針正常偏轉(zhuǎn)?？梢?， 多用電表不管是作直流電壓表、直流電流表用，還是作歐姆表用，在其測試過程中有一個(gè) 共同點(diǎn) ，就是 電流方向總是從紅表筆流入的。這就決定了它作歐姆表用時(shí)，紅表筆的另一端必須連在內(nèi)部電池的負(fù)極。這一點(diǎn)需在理解的基礎(chǔ)上牢牢記住?？赡芤獑枺?因待測電阻并無正負(fù)極性，那么，當(dāng)多用電表作歐姆表用時(shí)為什么要記住紅黑表筆的極性呢？誠然，對于無極性的一般電阻的測試來說，紅黑表筆的極性是無實(shí)際意義的。但是，我們還可能遇到一些有極性電阻的測試，有如晶體二極管和晶體三極管的PN 結(jié)的電阻是有極性的， 其

4、正向電阻甚小而反向電阻卻很大。 為粗測晶體管的好壞就必須注意歐姆表兩表筆的正負(fù)極性。也可能問： 多用電表作歐姆表用時(shí)，若其內(nèi)部電池的極性位置不動(dòng)，而將紅黑表筆互換一下位置，不就輕易地變成了紅表筆接電池的正極了嗎？要注意， 多用電表除表頭公用之外，兩根表筆也是公用的。 若測電阻時(shí)兩表筆互換了位置， 那么改測直流電壓或電流時(shí)又要將兩表筆互換回來。 如此將兩表筆換來換去， 不僅使用不便， 還可能因疏忽一時(shí)忘記交換表筆而造成誤測以至損壞電表。還可能問： 多用電表作歐姆表用時(shí)，若紅黑表筆位置不動(dòng)，而將內(nèi)部電池的正負(fù)極位置交換一下，或者干脆將電池取出與待測電阻Rx 直接串聯(lián)，如圖2 所示。不是也可滿足紅表

5、筆接電池正極的要求嗎？如果將其內(nèi)部電池正負(fù)極交換位置，在測電阻時(shí)， 閉合電路的電流將從紅表筆流出，恰與表G 的正負(fù)端反向，表針將向左偏，在表盤上將無法指示讀數(shù)；如果像圖 2 那樣將電池取出進(jìn)行測試， 雖然具有測試的等效性， 且滿足了紅表筆接電池正極的要求，但多了一個(gè)外加電池這個(gè)包袱，給測試增加不少麻煩，豈不 “削足適履 ”！可知，現(xiàn)有多用電表內(nèi)部電池的正負(fù)極性與紅黑表筆的連接是合理的，屬最佳選擇。主要教學(xué)過程多用電表的原理和使用（一）原理多用電表（通常叫萬用表）能夠測量直流電流、直流電壓、電阻、交流電壓等，并且每種測量都有幾個(gè)量程多用電表具有用途多、量程廣、 使用方便等優(yōu)點(diǎn)， 因而有廣泛的應(yīng)用

6、多用電表由一只靈敏的直流電流表 （表頭） 與若干元件組成測量電路， 每進(jìn)行一種測量時(shí)，只使用其中一部分電路，其他部分不起作用下面通過一個(gè)具體實(shí)例說明它的原理問題現(xiàn)有一表頭，滿偏電流 I g=500 微安，內(nèi)阻 Rg=200 歐用它作多用電表的表頭，要求多用電表具有下列各項(xiàng)量程：（ 1） 0 1 毫安的直流電流擋（ 2） 0 10 毫安的直流電流擋（ 3） 0 50 伏的直流電壓擋（ 4） 0 500 伏的直流電壓擋（ 5）內(nèi)阻為 1 5 千歐的電阻擋應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)這個(gè)簡易多用電表的整個(gè)電路呢？直流電流擋直流電流擋的電路如圖 2-48 所示 當(dāng)公共端與 1mA 端接入被測電路中時(shí)， 量程為 I1=

7、1毫安當(dāng)公共端與10mA 端接入被測電路中時(shí)，量程為I 2=10 毫安當(dāng)公共端與 1mA 端接入被測電路時(shí)，電阻 R1 和 R2 串聯(lián)再與表頭內(nèi)阻 Rg 并聯(lián)由并聯(lián)電路中的電流分配關(guān)系可以求出當(dāng)公共端與10mA端接入被測電路時(shí)，電阻R1 與表頭支路的電阻Rg+R2 并聯(lián)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知I g（ Rg+R2） =（ I 2-I g） R1-6-3代入 I g=500 ×10安， I 2=10 ×10安， Rg=200 歐，可得由（ 1）（ 2）兩式可解得R1=20 歐R2=180 歐直流電壓擋直流電壓擋的電路如圖2-49 所示當(dāng)公共端與50V端接入被測電路時(shí)，量程為U1=

8、50伏當(dāng)公共端與500V 端接入被測電路時(shí)，量程為U2=500 伏虛線框內(nèi)相當(dāng)于表頭表頭的內(nèi)阻 R為 Rg=200 歐與 R1+R2=200 歐并聯(lián)的總電阻，Rg=100 歐表頭的滿偏電壓gUg=I gRg=500 ×10-6×200 伏=0.1 伏當(dāng)公共端與50V 端接入被測電路時(shí)，由串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系可得當(dāng)公共端與500V 端接入被測電路時(shí)，由串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系可得一、把靈敏電流表改裝成多用電表（一）測量直流電流的原理一般表頭都用微安表（ 10-6A），如果要測量各種不同數(shù)量級(jí)的電流強(qiáng)度就必須選取不同數(shù)值的分流電阻與做多用表的表頭分別并聯(lián)，從而擴(kuò)大了表頭的量程。

9、在圖1 中， Rg 為多用表的表頭內(nèi)阻， I g 為多用表頭的電流量程，又稱表頭靈敏度（即微安表的滿刻度電流），I0為所設(shè)計(jì)的電流量程。將轉(zhuǎn)換開關(guān)K 轉(zhuǎn)到毫安擋位置時(shí)，電阻R1+R2 與表頭并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可知：（ 1）當(dāng) I g、Rg 已知時(shí)，便可根據(jù)所設(shè)計(jì)的量程 I0 由公式（ 1）計(jì)算出分流電阻（ R1 R2 ）的數(shù)值。表頭與 （ R1R2）并聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)毫安表，由于此毫安表又是下面各擋改裝的基礎(chǔ)，我們在圖 14 1 中特別用虛線框出來。需要說明的是在直流電流擋的電路中的電位R1 當(dāng)做一固定電阻，但在電阻擋中它有重要的用途。（二）測量直流電壓的原理在圖 1 中，將轉(zhuǎn)換開關(guān)K 轉(zhuǎn)到直流電

10、壓擋位置時(shí)，用虛線框出的新的表頭即毫安表與電阻R3 串聯(lián)組成了一個(gè)直流電壓表，R3 為降壓電阻，U0 為設(shè)計(jì)的直流電壓量程，R 為毫安表內(nèi)阻，即電阻R1 R2 與 Rg 并聯(lián)后的總電阻，根據(jù)歐姆定律可知： U0=I 0（ R3+R）當(dāng) Rg、 U 0、 I0 為已知時(shí)，由公式（2）便可算出降壓電阻R3。實(shí)驗(yàn)步驟 （一）、設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)所用微安表的內(nèi)阻Rg 和量程 I g 以及本實(shí)驗(yàn)中所要改裝的多用表各擋的量程：利用公式（ 1）、（ 2）、（ 4）、（ 6）分別算出（ R1+R2）、 R3、 R4、 R5 各電阻的阻值。（二）組裝與校驗(yàn)按照步驟（一）中計(jì)算出的 R1+R2 、R3、 R4、R5 的

11、理論設(shè)計(jì)值，分別組裝多用表各擋，并進(jìn)行校驗(yàn)，即組裝一擋，校驗(yàn)一擋。1直流電流表的組裝與校驗(yàn)：將已組裝好的1mA 直流電流表接入校驗(yàn)電路如圖6，調(diào)節(jié)滑線變阻器指示 1mA 滿度，再調(diào)節(jié) R2 使組裝直流電流表指示1mA 滿度，反復(fù)調(diào)節(jié)RR 及使標(biāo)準(zhǔn)電流表 R2 直至標(biāo)準(zhǔn)表與組裝表同時(shí)指示出1mA 滿度，此時(shí)達(dá)到校驗(yàn)的基本要求，記錄下 R2 的實(shí)驗(yàn)值， 然后調(diào)節(jié)R，分別使組裝的直流電流表的指示為“ 400、 300、 200、 100”各標(biāo)度時(shí)，依次記錄標(biāo)準(zhǔn)直流電流表的指示值。校驗(yàn)完畢，將校驗(yàn)電路拆掉，注意可拆掉（想一想，為什么？）R2 已不2直流電壓擋的組裝與校驗(yàn)：將 1mA 電流表組成2.5V

12、 直流電壓表，接入校驗(yàn)電路如圖7，調(diào)節(jié) R，使標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表指示到 2.5V 滿度，再調(diào)節(jié) R3，使組裝的直流電壓表指示2.5V滿度，反復(fù)調(diào)節(jié) R 及 R3，使標(biāo)準(zhǔn)表與組裝表同時(shí)指示2.5V 滿刻度，達(dá)到校驗(yàn)的基本要求后，記錄下 R3 的實(shí)驗(yàn)值， 此時(shí)調(diào)節(jié) R，使組裝直流電壓表分別指示“500、400、 300、 200、 100”各標(biāo)度，依次記錄標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表的指示值。校驗(yàn)完畢，將校驗(yàn)電路及R3 拆掉。數(shù)據(jù)處理 （一）設(shè)計(jì)計(jì)算電流計(jì)（微安表頭）的滿刻度電流Ig=_微安表頭內(nèi)阻 Rg=_1毫安擋的設(shè)計(jì)量程I0=1.000 ×10-3A分流電阻計(jì)算值R1 R2=_ R1 的標(biāo)稱值 =_

13、R2 的計(jì)算值 =_ R 2 的實(shí)驗(yàn)值 =_2直流電壓擋的設(shè)計(jì)量程U 0=2.50V附加電阻 R3 的計(jì)算值 =_ R 3 的實(shí)驗(yàn)值 =_（二）校驗(yàn)組裝的萬用表1 mA 擋的校驗(yàn)2 V 擋的校驗(yàn)1為確保電表不致?lián)p壞，必須在教師認(rèn)定所接電路無誤時(shí)，才能接通電源。2校準(zhǔn)各擋時(shí)，一定要注意組裝表和標(biāo)準(zhǔn)表都要選好各自的擋位和量程，否則有燒壞電表的危險(xiǎn)。多用表的結(jié)構(gòu)與使用方法（一）多用表的結(jié)構(gòu)1表頭：一般采用靈敏度較高、準(zhǔn)確度較好的磁電式的微安表。2線路：多用表就是把電流表、電壓表、歐姆表的各線路綜合在一起，用開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般電流表是整個(gè)電表的公用部分， 如開關(guān)轉(zhuǎn)換接上降壓電阻便可測電壓； 開關(guān)轉(zhuǎn)換接

14、上調(diào)零電位器、電池、限流電阻便可測電阻等，多用表種類很多，線路也各不相同，但基本組成是一致的。3開關(guān)：可以稱為選擇量程開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)，用此開關(guān)進(jìn)行線路轉(zhuǎn)換，便可選擇不同的測量項(xiàng)目及量程，以滿足測量要求。4度盤：多用表因?yàn)槭嵌喾N用途儀表，表盤上印有各種符號(hào)、字母、標(biāo)度尺和數(shù)值，均同于一般電表。表盤面刻度的數(shù)字一般有好幾行， 測量中應(yīng)看哪一行要和選擇開關(guān)結(jié)合起來， 如選擇開關(guān)放在 “500mA”擋，應(yīng)看數(shù)字是 0 500mA 的那一行刻度（或擴(kuò)大整倍數(shù)的那一行刻度），一般表盤為了方便，電壓、電流用一行刻度。（二）多用表的使用方法1調(diào)整微安表機(jī)械零點(diǎn)：用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)表盤下的機(jī)械調(diào)零螺釘，使指針處

15、于零位。2選好正確擋位及量程：測量前一定要明確測量的物理量，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1 及S2，確定擋位并選擇一個(gè)合適的量程。例如：當(dāng)測量1mA 直流時(shí)，將S1 旋至 A 擋位置上，將 S2 旋至 “1mA”量程位置上，如圖5 所示。注意：使用多用表前如果不仔細(xì)選好擋位及量程，甚至誤用“ A、”“mA”或用 “”擋去測量電壓，就有燒毀多用表的危險(xiǎn)。3正確接入測量電路：正確選好擋位及量程后，將紅色a、黑色 b 兩表筆連入電路。（ 1）測量電壓時(shí)要與電路并聯(lián)。（ 2）測量電流時(shí)要與電路串聯(lián)，只能測出通過某一負(fù)載下的電流強(qiáng)度。注意：若測量直流電時(shí)，還需注意紅色表筆a 要接高電位。（ 3）使用歐姆擋測量二極

16、管正、反向電阻時(shí)應(yīng)注意黑表筆b 為高電位，而紅表筆a 為低電位。 測量電阻時(shí)， 應(yīng)將電阻與電路斷開后進(jìn)行，測量前先將多用表轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“”擋，選好合適量程后，將兩表筆短路， 校正歐姆擋的零點(diǎn)。量程的選擇應(yīng)使測量值盡量靠近表盤中心位置，以減小誤差，若需要換擋時(shí)，必須重新校正歐姆擋零點(diǎn)。（二）練習(xí)使用多用電表的型號(hào)很多，但使用的方法基本相同，下面以 J0411 型多用電表為例來說明它的使用方法和注意事項(xiàng)（ 1）J0411 型多用電表的外形如圖 2-52 所示上半部是表頭，表盤上有電阻、電流、電壓等各種量程的刻度 有的刻度是均勻的， 因此合用一個(gè)刻度 下半部是選擇開關(guān)， 它的四周刻著各種測量項(xiàng)目和量

17、程 電流和電壓分為直流 （用符號(hào) “一 ”表示）和交流（用符號(hào) “ ”表示），要區(qū)別開，不要弄錯(cuò)另外還有電阻擋的調(diào)零旋鈕和測試筆插孔測量前，應(yīng)先檢查表針是否停在左端的 “0位”置，如果沒有停在零位置，要用小螺絲刀輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)表盤下邊中間的調(diào)整定位螺絲， 使指針指零 然后將紅表筆和黑表筆分別插入正（ +）、負(fù)（ -）測試筆插孔（ 2）測量時(shí)，應(yīng)把選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的測量項(xiàng)目和量程上，讀數(shù)時(shí)，要用跟選擇開關(guān)的擋位相應(yīng)的刻度測量電流時(shí)，跟電流表一樣，應(yīng)把多用電表串聯(lián)在被測電路里；對于直流電，必須使電流從紅表筆流進(jìn)多用電表，從黑表筆流出來測量電壓時(shí)，跟電壓表一樣，應(yīng)把多用電表和被測部分并聯(lián)； 對于直流電，

18、必須用紅表筆接電勢較高的點(diǎn)，用黑表筆接電勢較低的點(diǎn)測量電阻時(shí)， 在選擇好選擇開關(guān)的擋位后， 要先把兩根表筆相接觸， 調(diào)整歐姆擋的調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位置上（注意，電阻刻度的零位置在表盤的右端）然后再把兩表筆分別與待測電阻的兩端相接，進(jìn)行測量 先測量一兩個(gè)標(biāo)了電阻值的電阻元件，練習(xí)選擇歐姆擋的量程和讀數(shù)然后再測量一個(gè)額定電壓220 伏、功率60 瓦的電燈泡的電阻和人體或一些常用物體的電阻應(yīng)當(dāng)注意： 換用歐姆擋的另一量程時(shí)， 需要重新調(diào)整歐姆擋的調(diào)零旋鈕， 才能進(jìn)行測量；測量時(shí)待測電阻要跟別的元件和電源斷開 （為什么？） ；測量時(shí)手不要碰到表筆的金屬觸針，以保證安全和測量的準(zhǔn)確（ 3）

19、使用后，要把表筆從測試筆插孔拔出，并且不要把選擇開關(guān)置于歐姆擋，以防電池漏電；長期不使用時(shí)，應(yīng)把電池取出多用電表示教板的設(shè)計(jì)與使用多用電表在電學(xué)測試中普遍被采用，常用于測電阻、電壓和電流等。它的內(nèi)部構(gòu)造是比較復(fù)雜的。下面介紹一種易于制作與推廣的簡化型萬用電表示教板。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐表明，它不僅能使學(xué)生對萬用電表的基本構(gòu)造有一個(gè)大致的了解，而且對突破教學(xué)中的難點(diǎn)效果頗佳?，F(xiàn)簡介如下：一、用電表示教板的設(shè)計(jì)其電路圖如圖 1 所示， G 為電流表（量程 I g=1mA ，內(nèi)阻 Rg=100 ）； E 為干電池（電動(dòng)勢 =1.5V）；R0 為變阻器（最大阻值為 1.5k）；R1 和 R2 為定值電阻（ R1=2.9k ，R2=1）； K 1 為單刀雙擲開關(guān)； K 2 與 K 3 為單刀單擲開關(guān)；左右兩接線柱分別與紅黑表筆相連。將電路圖中的各元件換成相應(yīng)的實(shí)物固定在豎立的平板上，即成示教板。為提高可見度，G 采用大型演示電流表，且在示教板背后另立支架將其墊高使之位于示教板頂部。二、多用電表示教板的使用如圖 1 所示的這種簡易