2024-2025學(xué)年高中物理第2章電路第4節(jié)認識多用電表教案粵教版選修3-1

PAGE11-第四節(jié)相識多用電表[學(xué)習目標]1.[物理觀念]了解歐姆表的結(jié)構(gòu)和刻度特點，理解歐姆表測電阻的原理．(重點)2.[科學(xué)探究]學(xué)會運用歐姆表測電阻．(重點)3.[科學(xué)思維]理解并駕馭多用電表的工作原理．(重點、難點)4.[科學(xué)探究]駕馭運用多用電表測電壓、電流及推斷二極管的質(zhì)量和極性，會用其探究簡潔黑箱中的電學(xué)元件及連接方式．(重點、難點)一、多用電表的原理1．構(gòu)造：指針式多用電表由表頭、測量電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及紅、黑測量表筆等組成．2．內(nèi)部電路：(如圖所示)轉(zhuǎn)換開關(guān)功能量程比較接入1或2電流表接1端量程大接入3或4電壓表R3<R4時，接4量程大3.測直流電流和直流電壓的原理就是電路的分流和分壓原理．4．測電阻原理(1)多用電表測量電阻的原理電路如圖所示，其中R為可變電阻稱為調(diào)零電阻．(2)當紅、黑表筆干脆接觸時，被測電阻Rx＝0，調(diào)整R值使電流計的指針達到滿偏，即Ig＝E/(r＋Rg＋R)，所以電流表滿偏刻度處為電阻的零刻度線．(3)當紅、黑表筆不接觸時，相當于被測電阻Rx＝∞．電流表指針指零，所以電流表零刻度處是電阻的“∞”位置．(4)當紅、黑表筆間接入某一電阻Rx時，電流表中的電流I＝eq\f(E,R＋Rg＋r＋Rx)，因調(diào)零后R＋Rg＋r保持不變，所以Rx與I一一對應(yīng)．若在電流表刻度盤上干脆標出與I相對應(yīng)的Rx值，就可以從刻度盤上干脆讀出Rx值了．二、多用電表的運用1．運用多用電表測量電壓(1)選擇直流電壓擋合適的量程．(2)將電表與被測電路并聯(lián)．2．運用多用電表測量電流(1)選擇直流電流擋合適的量程．(2)將被測電路導(dǎo)線卸開一端，把多用電表串聯(lián)在電路中，讓電流從紅表筆流入電表．(3)讀數(shù)時，首先要認清刻度盤上的量程．3．用多用電表測電阻將選擇開關(guān)扳到歐姆擋上，此時紅表筆連接表內(nèi)電源的負極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極．選好量程后，先歐姆調(diào)零，然后測量．測量完畢，應(yīng)把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF擋．用多用電表測電壓、測電流以及測電阻時，電流都是從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表．4．用多用電表推斷二極管的質(zhì)量及極性晶體二極管有兩個電極，一個叫正極，一個叫負極，二極管正向電阻比較小，反向電阻比較大．用多用電表可以推斷二極管的質(zhì)量，或區(qū)分它的正、負極．1．正誤推斷(1)利用多用電表既可以測電流、電壓、電阻，還可以推斷電路故障． (√)(2)多用電表是借助了閉合電路歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點制成的． (√)(3)用歐姆表測電阻，指針搖擺的角度越大，則被測電阻越大． (×)(4)運用多用電表歐姆擋測電阻時，指針搖擺角度越大，測量越精確． (×)(5)歐姆表的每一擋的測量范圍都是0～∞. (√)2．下列說法中正確的是()A．歐姆表的每一擋的測量范圍都是0～∞B．用不同擋的歐姆表測量同一電阻的阻值時，誤差大小是一樣的C．用歐姆表測電阻，指針越接近刻度盤中心，誤差越大D．用歐姆表測電阻時，選不同擋位時，指針越靠近右邊誤差越小A[歐姆表的每一擋的測量范圍是0～∞，所以A對；用不同擋的歐姆表測量同一電阻的阻值時，誤差大小是不一樣的，所以B錯；用歐姆表測電阻，指針越接近刻度盤中心，誤差越小，所以C、D錯．]3．如圖所示為多用電表電阻擋的原理圖，表頭內(nèi)阻為Rg，調(diào)零電阻為R0，電池的電動勢為E，內(nèi)阻為r，則下列說法中不正確的是()A.它是依據(jù)閉合電路歐姆定律制成的B．接表內(nèi)電池負極的應(yīng)是紅表筆C．電阻擋對應(yīng)的“∞”刻度一般在刻度盤的右端D．調(diào)零后刻度盤的中心刻度值是r＋Rg＋RC[多用電表是依據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的，A對；電流從黑表筆出，紅表筆進，B對；“∞”刻度在刻度盤的左端，C錯；當多用電表指針指在中間位置時，eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)，Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)；所以Rx＝Rg＋R＋r，即中心刻度值為r＋Rg＋R，D對．]電表的改裝及計算1．兩表改裝對比改裝成電壓表V改裝成電流表A內(nèi)部電路擴大后的量程UI電阻R的作用分壓分流電阻R的數(shù)值R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝(n－1)Rgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＝\f(U,Ug)))R＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(Rg,n－1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＝\f(I,Ig)))電表的總內(nèi)阻RV＝Rg＋R＝eq\f(U,Ig)RA＝eq\f(RRg,R＋Rg)＝eq\f(IgRg,I)2.電表改裝問題的兩點提示(1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不變更．(2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時對應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的電壓；改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時對應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流．【例1】某同學(xué)組裝一個多用電表．可選用的器材有：微安表頭(量程100μA，內(nèi)阻900Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99999.9Ω)；導(dǎo)線若干．要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋．回答下列問題：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到個位)[解析](1)先并聯(lián)改裝電流表，再串聯(lián)改裝電壓表．(2)R1＝eq\f(Ug,I－Ig)＝100Ω，R2＝eq\f(U－IgRg,I)＝2910Ω[答案](1)如解析圖所示(2)1002910將改裝前電流表的表盤量程刻度改換成改裝后相應(yīng)電表的量程刻度，則改裝后的電壓表的表盤上顯示的是表頭和分壓電阻兩端的總電壓，改裝后的電流表表盤上顯示的是通過表頭和分流電阻的總電流．eq\a\vs4\al([跟進訓(xùn)練])訓(xùn)練角度1.電流表的改裝1．一電流表的滿偏電流Ig＝1mA，內(nèi)電阻Rg＝200Ω，要把它改裝成一個量程為0.5A的電流表，則應(yīng)在電流表上()A．串聯(lián)一個0.4Ω的電阻B．并聯(lián)一個0.4Ω的電阻C．串聯(lián)一個200Ω的電阻D．并聯(lián)一個200Ω的電阻B[給一個小量程的電流表并聯(lián)上一個較小電阻，憑借它的分流作用可以改裝為一個大量程的電流表，A、C錯；電流表改裝時所并聯(lián)電阻大小R＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(0.001×200,0.5－0.001)Ω≈0.4Ω，故B對，D錯．]訓(xùn)練角度2.電壓表的改裝2．如圖是有兩個量程的電壓表，當運用a、b兩個端點時，量程為0～10V，當運用a、c兩個端點時，量程為0～100V．已知電流表的內(nèi)阻Rg為500Ω，滿偏電流Ig為1mA，則電阻R1、R2的值()A．9500Ω90000Ω B．90000Ω9500ΩC．9500Ω9000Ω D．9000Ω9500ΩA[接a、b時，由串聯(lián)電路特點有R總＝R1＋Rg＝eq\f(U1,Ig)，則R1＝eq\f(U1,Ig)－Rg＝9500Ω；接a、c時，同理有R總′＝R1＋R2＋Rg＝eq\f(U2,Ig)，則R2＝eq\f(U2,Ig)－Rg－R1＝90000Ω，故A正確．]歐姆表的原理1．歐姆表的原理(如圖所示)歐姆表的測量電阻的理論依據(jù)是閉合電路歐姆定律，所以通過表頭的電流為：I＝eq\f(E,Rx＋R＋Rg＋r)，Rx與電流I一一對應(yīng)，故可以將表盤上的電流值改為電阻值，就可以從表盤上干脆讀出電阻的數(shù)值，這樣就制成了一個歐姆表．其中，R也叫調(diào)零電阻，R＋Rg＋r為歐姆表的內(nèi)阻．2．歐姆表的刻度標注刻度標注方法標注位置“0”紅、黑表筆相接調(diào)整調(diào)零電阻使指針滿偏被測電阻Rx＝0滿偏電流Ig處“∞”紅、黑表筆不接觸表頭指針不偏轉(zhuǎn)被測電阻Rx＝∞電流為零處中值電阻Rx＝r＋R＋Rg刻度盤正中心“Rx”紅、黑表筆接RxIx＝eq\f(E,（r＋R＋Rg）＋Rx)Rx與Ix一一對應(yīng)與Rx對應(yīng)電流Ix處【例2】把一量程6mA、內(nèi)阻100Ω的電流表改裝成歐姆表，電路如圖所示，現(xiàn)備有如下器材：A．電源E＝3V(內(nèi)阻不計)B．變阻器0～100ΩC．變阻器0～500ΩD．紅表筆E．黑表筆(1)變阻器選用________．(2)紅表筆接________端，黑表筆接________端．(3)電流表2mA刻度處換成電阻刻度，其電阻值應(yīng)為________；電流表3mA刻度處換成電阻刻度，其電阻值應(yīng)為________．[解析](1)兩表筆干脆接觸時，調(diào)整變阻器的阻值使電流達到滿偏Ig＝eq\f(E,Rg＋R0)，解得R0＝400Ω，故變阻器應(yīng)選C.(2)紅表筆接內(nèi)部電源的負極，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，所以紅表筆接N端，黑表筆接M端．(3)電流I＝2mA時，有I＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx)，解得Rx＝1000Ω；電流I′＝3mA時，I′＝eq\f(E,Rg＋R0＋Rx′)，解得Rx′＝500Ω.[答案](1)C(2)NM(3)1000Ω500Ω(1)當紅、黑表筆斷開時，電流表中電流為零，此時表筆間電阻無窮大，所以在表盤上電流零處標電阻“∞”；當紅、黑表筆短接時，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使電流表指針滿偏，所以在電流滿偏處標電阻“0”．(如圖所示)(2)I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不勻稱．(3)歐姆表偏角(偏角是相對零電流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被測電阻越?。甧q\a\vs4\al([跟進訓(xùn)練])3.如圖所示是把量程為3mA的電流表改裝成多用電表的結(jié)構(gòu)示意圖，其中電池電動勢E＝1.5V，經(jīng)改裝后，若將原電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置，則2mA刻度處應(yīng)標________Ω，1mA處應(yīng)標________Ω.[解析]電流表滿偏電流Ig＝3mA＝3×10－3A，當將紅、黑表筆短路時，電路的總電阻為(Rg＋R0＋r)，其中Rg是電流表內(nèi)阻，R0是調(diào)零電阻，r是電池內(nèi)阻，我們將(Rg＋R0＋r)叫做多用電表內(nèi)阻，用R內(nèi)表示，R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝500Ω.指針在2mA處，設(shè)待測電阻為Rx，則eq\f(2,3)Ig＝eq\f(E,Rx＋R內(nèi))＝2×10－3＝eq\f(1.5,Rx＋500)，得Rx＝250Ω，2mA刻度處應(yīng)標250Ω.指針在1mA處，設(shè)待測電阻Rx′，則eq\f(1,3)Ig＝eq\f(E,Rx′＋R內(nèi))＝1×10－3＝eq\f(1.5,Rx′＋500)，得Rx′＝1000Ω，則1mA處應(yīng)標1000Ω.[答案]2501000多用電表的改裝原理1．多用電表的改裝原理如圖甲、乙、丙所示，分別為電流表、歐姆表、電壓表的示意圖，把它們組合在一起構(gòu)成多用電表，如圖丁所示．2．多用電表中電流的流向：紅表筆接“＋”插孔，黑表筆接“－”插孔．(1)電流擋串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進電表，從黑表筆流出電表．(2)電壓擋并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點，黑表筆接低電勢點，電流仍舊是“紅進、黑出”．(3)運用歐姆擋時，紅表筆連接表內(nèi)電源的負極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極，電流仍舊是“紅進、黑出”．【例3】如圖所示是簡化的多用電表的電路圖．轉(zhuǎn)換開關(guān)S與不同接點連接，就組成不同的電表，已知R3＜R4，下面是幾位同學(xué)對這一問題的探討，請你推斷下列說法正確的是()A．S與1或2連接時，多用電表就成了電流表，且前者量程較小B．S與3或4連接時，多用電表就成了電流表，且前者量程較大C．S與3或4連接時，多用電表就成了電壓表，且前者量程較大D．S與5連接時，多用電表就成了歐姆表D[S與1連接時，電阻R1起分流作用，S與2連接時，電阻R1、R2起分流作用，所以S與1或2連接時，多用電表就成了電流表，由于前者分流電阻較小，所以前者量程較大；S與3或4連接時，電流表與分壓電阻串聯(lián)，多用電表就成了電壓表，由于R3＜R4，所以前者量程較??；S與5連接時，多用電表就成了歐姆表，R6為歐姆擋調(diào)零電阻．綜上所述，D正確．]eq\a\vs4\al([跟進訓(xùn)練])4．(多選)某同學(xué)設(shè)計了一個多量程多用電表，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示．測電流和測電壓時各有兩個量程，還有兩個擋位用來測電阻．下列說法正確的是()A．當功能選擇開關(guān)S與觸點1、2相接時，測的是電流B．當功能選擇開關(guān)S與觸點3、4相接時，測的是電壓C．A表筆為紅表筆，B表筆為黑表筆D．功能選擇開關(guān)S旋到觸點5時的量程比旋到觸點6時的量程大AC[當功能選擇開關(guān)S與觸點1、2相接時，表頭并聯(lián)電阻，改裝為電流表，選項A正確；當功能選擇開關(guān)S與觸點3、4相接時，內(nèi)含電源和調(diào)零電阻，測的是電阻，選項B錯誤；電流從紅表筆流進，則A表筆為紅表筆，B表筆為黑表筆，選項C正確；功能選擇開關(guān)S旋到觸點5時串聯(lián)一個電阻，串聯(lián)的電阻值比旋到觸點6時小，旋到觸點5時的量程比旋到觸點6時的量程小，選項D錯誤．][物理觀念]多用電表測電阻的原理電壓表和電流表的改裝原理[科學(xué)思維]1.通過對歐姆表原理的分析，進一步提高應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析問題的實力．2．能依據(jù)串、并聯(lián)電路的學(xué)問進行有關(guān)電表改裝的計算．1．有一只電壓表，它的內(nèi)阻是100Ω，量程為0～0.2V，現(xiàn)要改裝成量程為0～10A的電流表，電壓表上應(yīng)()A．并聯(lián)0.002Ω的電阻B．并聯(lián)0.02Ω的電阻C．并聯(lián)50Ω的電阻D．串聯(lián)4900Ω的電阻B[改裝前電壓表的滿偏電流Ig＝eq\f(Ug,Rg)＝2×10－3A，由電流表的改裝原理可知，需再并聯(lián)一個阻值為Rx的電阻，則Rx＝eq\f(Ug,I－Ig)＝0.02Ω，故B正確．]2．如圖所示，用多用電表測量直流電壓U和電阻R，若紅表筆插入多用電表的正(＋)插孔，則()A．前者電流從紅表筆流入多用電表，后者電流從紅表筆流出多用電表B．前者電流從紅表筆流入多用電表，后者電流從紅表筆流入多用電表C.前者電流從紅表筆流出多用電表，后者電流從紅表筆流出多用電表D．前者電流從紅表筆流出多用電表，后者電流從紅表筆流入多用電表B[題圖中所示是多用電表的示意圖，無論是測電壓U還是測電阻R，電流都是從紅表筆流入多用電表，從黑表筆流出多用電表，選項B正確．]3．若某歐姆表表頭的滿偏電流為5mA，內(nèi)接一節(jié)