实验九 练习使用多用电表
一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理) 1．构造：
如图1所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成．
图1
欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联． 外部：接被测电阻Rx.
全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx. 2．工作原理： 闭合电路欧姆定律，I＝3．刻度的标定：
红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零．
(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”．(图甲) (2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”．(图乙)
(3)当I＝时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻．
2二、多用电表
1．功能：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程． 2．结构：外形如图2所示：(1)上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．
图2
(2)多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)． 三、二极管的单向导电性
1．晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图3甲所示．
图3
ERg＋R＋r＋Rx. Ig
2．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．
3．将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极．
四、练习使用多用电表 1．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． 2．实验步骤
(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．
(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．
(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔． (4)测量小灯泡的电压和电流．
①按如图4甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．
图4
②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流． (5)测量定值电阻
①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；
②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；
③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果； ④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡． 3．注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”，“黑出”．
(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，可用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，可用欧姆调零旋钮调整． (3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率．
(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆．
(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件及电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表． (6)测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零．
(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡．长期不用，应把表内电池取出.
命题点一 多用电表的基本使用方法
例1 (2018·盐城市三模)小明测量LED(发光二极管)在额定电压(2.5V)时的电阻．他选择的器材有：滑动变阻器(0～10Ω)；电压表(量程3V，内阻3kΩ)；电动势为3.0V的电源；多用电表(电流挡：量程1mA，内阻40Ω；量程10mA，内阻4Ω；量程100mA，内阻0.4Ω)． (1) 在判断LED极性时，小明先将多用电表选择开关旋至“×10”挡，调节好多用电表，将二极管两极与表笔相接，多用电表的示数如图5甲所示时，多用电表红表笔(插在A孔中)与二极管的________(选填“正”或“负”)极相接触．
图5
(2)再将多用电表的选择开关旋至“100mA”挡，将其接入图乙所示电路．多用电表红表笔应与________(选填“1”或“2”)连接．
(3)闭合开关，移动滑片，电压表示数为2.50V时，多用电表示数为8mA，则该LED在额定电压时的电阻为________Ω.
(4)为了更准确地测出LED在额定电压时的电阻，在不更换实验器材的条件下，对小明的实验提出两点改进建议：①____________________；②__________________________________. 答案 (1)负 (2)2 (3)312.5
(4)①将多用电表的选择开关旋至“10mA”测量电流 ②改用多用电表(电流挡)内接法
变式1 用如图6所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：
图6
(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线． (2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)．
(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，
请从下列选项中选出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量． A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置 B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
(5)如图7所示为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为_____Ω；测直流电流时，用的是100mA的量程，指针所示电流值为______mA；测直流电压时，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V.
图7
答案 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC (5)1700 47 23.5 解析 (1)机械调零应旋动S，使指针对准电流的“0”刻线． (3)欧姆调零应旋动T，使指针对准电阻的“0刻线”．
(4)指针偏转角度小，说明待测电阻大，所选倍率小，应改选更大的倍率，重新进行欧姆调零，所以应按ADC顺序操作．
(5)欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率＝17×100Ω＝1700Ω；100mA的量程时的读数为：47mA；选用量程为50V的电压挡，读数选取中间刻度第二排，读数为：23.5V.
命题点二 用多用电表进行故障分析
1．故障特点
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零． 2．检查方法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路； (2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程； (3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，被检测元件应与电路断开；
(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
例2 在如图8甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8V,0.3A”．合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮．
图8
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障．
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)； A．2.5VB．10VC．50VD．250V
②测得c、d间电压约为5.8V，e、f间电压为0，则仅有的一处故障是________． A．A灯丝断开 C．d、e间连线断开
B．B灯丝断开 D．B灯被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”， ①测试前，一定要将电路中的开关S________；
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω. 答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②6 e、f 12.7
解析 (1)①由于4节干电池串联后电动势为6V，电压表量程应选10V，B正确．②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，
c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确．
(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”．②温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)．欧姆表读数为6Ω.由于A灯泡断路，c、d间电阻无穷大，而欧姆表示数为6Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝可求得电阻为12.7Ω.
命题点三 多用电表的创新性使用
多用电表当欧姆表使用时内有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，常涉及的变形有：
1．与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋·r，从而计算得到E. 2．与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(RA＋r)，从而计算得到E.
例3 (2018·苏州市模拟)小明同学学过“练习使用多用电表”后想进一步研究多用电表的有关问题．
(1)他先用多用电表测量某元件的电阻，操作如下：先选用欧姆表“×100”倍率挡开始测量，发现指针偏角过小，则应换用________(选填“×10”或“×1k”)挡；换挡后必须将红表笔和黑表笔________，调零后再重新测量．
(2)为了弄清欧姆表有关问题，小明查阅资料后发现，欧姆表内部电路可等效为：一个无内阻的电源、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图9甲所示．为了测定该欧姆表电源的电动势和“×1k”挡位的内电阻，他设计了如图乙所示的测量电路．
图9
UIURV
①将上述调零后的欧姆表接入电路时，红表笔应和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．
②将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使欧姆表的示数如图丙所示，这时电压表的示数如图丁所示．欧姆表和电压表的读数分别为________Ω和________V.
③调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.
④根据前面的实验数据计算可得，此多用电表等效电源的电动势为______V，该电阻挡的内电阻为______kΩ.
答案 (1) ×1k 短接 (2)①1 ②1.5×10 3.60 ③12 ④9.00 15
变式2 (2018·南京师大附中5月模拟)(1)如图10甲所示为某多用电表内部简化电路图，作为电流表使用时，选择开关S应接________(选填“1”“2”“3”“4”或“5”)量程较大．
图10
(2)某同学想通过多用电表的欧姆挡测量量程为3V的电压表内阻(如图乙)，主要步骤如下： ①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；
②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处；
③把红表笔与待测电压表________(选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连，发现这时指针偏转角度很小；
④换用________(选填“×10”或“×1k”)欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下电阻数值；
⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕． (3)实验中(如图11)某同学读出欧姆表的读数为______Ω，这时电压表读数为________V. (4)请你求出欧姆表内部电源电动势为________V．(保留两位有效数字)
图11
答案 (1)1 (2)③负 ④×1k (3)4×10 2.20 (4)3.0
解析 (1)当作电流表使用时，电阻应和电表并联分流，故连接1和2时为电流表，根据欧姆定律可知并联支路的电压相等，并联支路的电阻越大，分流越小，故当接1时量程最大； (2)③根据“红进黑出”原理，即电流从红表笔流进可知红表笔接电压表的负极；
④欧姆表在测量电阻时指针从无穷大处开始偏转，故欧姆表指针偏转很小，说明被测电阻大，挡位应提升一级，即换×1k挡测量；
(3)欧姆表的读数为RV＝40×1 000 Ω＝4×10 Ω；电压表最小分度值为0.1 V，故读数为2.20
44
4
V；
(4)根据(3)采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为r＝1.5×10Ω，根据闭合电路欧姆定律可得2.20＝
1．(2018·镇江市模拟)(1)图12甲是某只多用电表的表盘示意图，当用“×10”欧姆挡测量某定值电阻的阻值时，其指针位置如图甲中①所示，其示数为________Ω；当用“0～10V”量程测量电压时，其指针位置如图甲中②所示，其示数为________V.
图12
(2)图乙中螺旋测微器的示数为________mm；图丙中游标卡尺的示数为________mm. 答案 (1)30 4.6 (2)9.195(在9.192～9.198之间均可) 7.6
2．(2018·锦屏中学模拟)多用电表表头的示意图如图13所示，在正确操作的情况下：
图13
(1)若选择开关的位置如箭头a所示，则测量的物理量是________，测量结果为________． (2)若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是________，测量结果为________． (3)若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是________，测量结果为________． (4)若选择开关的位置如箭头c所示，正确操作后发现指针向右偏的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该为：_____________________________________________. (5)全部测量结束后，应将选择开关拨到________挡或者________．
(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从________(填“红”或“黑”)色表笔经________(填“正”或“负”)插孔流入电表． 答案 (1)直流电压 1.16V (2)直流电流 46mA
(3)电阻 1.7kΩ (4)选用欧姆表“×1k”倍率，重新欧姆调零，将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值 (5)OFF 交流电压500V挡 (6)红 正
3．(2018·盐城市、东台市模拟)如图14甲所示，指针式多用电表欧姆挡的内部电路是由直流电源、调零电阻和表头相串联而成，现设计一个实验，测量多用电表“×1Ω”挡的内部电源的电动势和内部总电阻．给定的器材有：待测多用电表，量程为100mA的电流表，最大电阻为20Ω的滑动变阻器，鳄鱼夹，开关，导线若干．实验过程如下：
4
E＝E，解得E≈3.0V.
RV＋r4.0＋1.5
RV4.0
图14
(1)实验前将多用电表调至“×1Ω”挡，将红、黑表笔短接，调节旋钮，使指针指在________(选填“电阻”或“电流”)的零刻度；
(2)用鳄鱼夹将红、黑表笔固定在图甲的两接线柱上，请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整； 1
(3)调节滑动变阻器，读出多用电表示数R、毫安表示数I，求出电流倒数，记录在下面的表
I格中，
请根据表格数据在图乙的坐标系中描点作图；
R/Ω I/(×10－3A) 14 78.0 12.8 7 67.0 14.9 10 60.0 16.7 14 52.0 19.2 18 45.0 22.2 20 43.0 23.3 I
/A －1(4)请通过图线求出多用电表内部电源的电动势为________V；内部总电阻为________Ω(结果均保留三位有效数字)；
(5)电流表存在一定的内阻，这对实验结果________(选填“有影响”或“无影响”)． 答案 (1)电阻 (2)见解析图 (3)见解析图 (4)1.52 15．2 (5)无影响
解析 (1)在进行欧姆调零时，应将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处；
(2)多用电表视为电源处理，根据测量电源的电动势和内电阻实验原理可知电路结构，注意多用电表内部电源的正极与黑表笔接触，同时滑动变阻器采用限流接法，测量电路如图甲所示；
(3)根据描点法可得出对应的图象如图乙所示；
(4)根据闭合电路欧姆定律可知：I＝变形可得：R＝－r；
1
则由图可知，当电阻为零时，＝10；则有：0＝10E－r；
ER＋r EII20－4
图象的斜率表示电源的电动势，故E＝k＝ V≈1.52 V；
23.3－12.8多用电表内部总电阻r＝15.2 Ω；
(5)由于使用欧姆表直接读出的外部电阻中包含了电流表内阻，故电流表内阻对实验结果没有影响．
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