高二物理教案-知识讲解 多用电表 提高.doc
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1、多用电表编稿:张金虎 审稿:李勇康【学习目标】1了解欧姆表的内部结构和刻度特点。2了解多用电表的基本结构,学会使用多用电表测量电压、电流和电阻。3会用多用电表测量二极管的正、反向电阻,判断二极管的正、负极,会用多用电表探索简单黑箱中的电学元件。【要点梳理】要点一、欧姆表 1内部构造:欧姆表是由电流表改装而成的,它的内部主要由表头、电源和调零电阻组成 2基本原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,它的原理如图所示,是电流表(表头),内阻为,满偏电流,电池的电动势为,内阻为,电阻是可变电阻,也叫调零电阻 (1)当红、黑表笔相接时(如图甲所示),相当于被测电阻,调节的阻值,使,则表头的指针指到满刻度
2、,所以刻度盘上指针指在满偏处定为刻度的零点,是欧姆表的内阻 (2)当红、黑表笔不接触时(如图乙所示),相当于被测电阻,电流表中没有电流,表头的指针不偏转,此时指针所指的位置是刻度的“”点 (3)当红、黑表笔间接入被测电阻时(如图丙所示),通过表头的电流改变,电流I随着改变,每个值都对应一个电流表,在刻度盘上直接标出与值对应的,就可以从刻度上直接读出被测电阻的阻值 (4)当时,指针半偏,令欧姆表内阻,则当指针半偏时,表盘的中值电阻要点诠释:(1)当欧姆表未接入电阻,处于断路状态,即时,电路中没有电流,指针不偏转,故刻度盘最左端为处故当电路接入电阻后如果偏角很小。表明被测电阻阻值较大 (2)当欧姆
3、表表笔直接相连,即时,表路中电流最大指针偏满,故电阻零刻度在最右端满偏电流处 (3)与是非线性关系,故电阻挡表盘刻度不均匀从表盘上看,“左密右疏”,电阻零刻度是电流最大刻度,电阻“”刻度是电流零刻度要点二、多用电表1功能:多用电表又叫“万用表”,是一种集测量交流与直流电压、电流和电阻等功能于一体的测量仪器,它们共用一个表头由于它具有用途多、量程广、使用方便等优点,在科学实验、生产实践中得到广泛应用2外部结构: 如图所示是一种多用电表外形图,表的上上半部分为表盘,下半部分是选择开关,周围标有测量功能的区域及量程将选择开关旋转到电流挡,多用电表内的电流表电路就被接通,选择开关旋转到电压挡或电阻挡,
4、表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通在不使用时,应把选择开关旋到挡,或交流电压最高挡要点诠释:除了机械式多用电表,还有数字式多用电表数字电表的测量值以数字形式直接在液晶显示屏上显示,使用方便数字式多用电表内部装有电子电路,这样可以使电表对被测电路的影响减到最小,同时还可具有多种其他功能要点三、 实验:练习使用多用电表使用多用电表前应先检查其机械零件若一开始指针不正对电流的零刻度,应调节多用电表的机械零点调节旋钮,使指针正对零刻度1用多用电表测量小灯泡的电压 (1)将功能选择开关旋到直流电压挡 (2)根据待测电压的估计值选择量程如果难以估测待测电压值,应按照从大到小的顺序,先将选择开关旋到最大量
5、程上试测,然后根据测量出的数值,重新确定适当的量程再进行测量 (3)测量时,用红、黑测试笔使多用电表跟小灯泡L并联,注意使电流从“+”插孔流人多用电表,从“”插孔流出多用电表,检查无误后再闭合开关S,如图所示 (4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数2用多用电表测量通过小灯泡的电流 (1)多用电表直流电流挡在电流表原理相同,测量时应使电表与待测电路串联 (2)红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“”插孔测量时,使电流从红表笔流入(即红表笔与电源正极相接的一端),从黑表笔流出(即黑表笔与电源负极相接的一端)如图所示 (3)多用电表直流电流挡是毫安挡,不能测量比较大的电流 (4)
6、测电流时,选择适当的量程,使表针偏转尽量大一些,测量结果比较准确要点诠释:无论测电流还是测电压,都应使指针偏转尽量大一些,测量结果较准确 3用多用电表测量定值电阻 (1)首先根据估测电阻的大小选合适挡位,通常按大量程挡向小量程挡顺序选择; (2)电阻调零:两表笔短接,调整调零电阻,使指针指到最大电流处或0处; (3)测量读数:读数时要乘倍率 (4)用毕选择开关拨离欧姆挡,一般旋至交流电压最高挡或“OFF”挡上要点诠释:每次换挡后均要重新欧姆调零 被测电阻要与电源等其他元件断开 要合理选择挡住(即倍率),使指针尽可能指在中值刻度附近,以减少测量误差 4用多用电表测量二极管的正反向电阻 (1)二极
7、管的单向导电性 晶体二极管是用半导体材料制成的,它有两个极,一个叫正极,一个叫负极,它的符号如图: 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(如图甲所示);当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止(如图乙所示) (2)欧姆表中电流的方向 多用电表做欧姆表用时,电表内部的电源接通,电流从欧姆表的黑表笔流出,经过被测电阻,从红表笔流入 (3)测二极管的正、反向电阻 测正向电阻用多用电表的欧姆挡,量程拨到“”的位置上,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挡调零后,将黑表笔接触二极管的正极,红表笔接
8、触二极管的负极,稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻(如图甲所示) 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“”),变换挡位之后,需再次把两笔短接调零,将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极,稳定后读取示数乘上倍率(例如1000)求出反向电阻(如图乙所示) 要点诠释:(1)当与相差很大时,说明二极管质量较好;当与相差较小时,说明二极管质量不好如果和均较小,可能二极管短路;如果与均较大,可能二极管断路 (2)实际使用二极管时要辨明它的正、负极要点四、多用电表的测量原理和使用1多用电表的测量原理(1)测直流电流和直流电压的原理这一原理实际上是电路的分流和分压原理,按照下图,
9、将其中的转换开关接1或者2时测直流电流,接3或4时测直流电压,转换开关接5时,测电阻。(2)多用电表电阻挡(欧姆档)测量电阻原理多用电表欧姆挡测量电阻电路原理如图所示,当待测电阻,接入图示电路后形成了闭合电路,则闭合电路欧姆定律可知,流过表头的电流为:式中是和串联后与并联的等效电阻,是和串联等效电阻,此式可得,可见,与有着一一对应关系,如果在刻度盘上有直接标出与对应的值,则就能从刻度盘上直接读出待测电阻的值。(3)多用电表电阻挡(欧姆挡)的刻度上面为欧姆挡的内阻,所以当多用电表未接入电阻时,处于断路状态,即当为无穷大时,电路中没有电流,指针不偏转,故刻度盘最左端为电阻处。当多用电表两表笔直接相
10、连,即时,电路中电流最大,指针满偏,故电阻零刻度在最右端满偏电流处,此时:(为表头满偏电流) 当表头指针半偏时,此时阻值为,则有 由得:,即此时被测电阻阻值等于欧姆挡内阻,这时的电阻又叫中值电阻。由上面的分析可知,在欧姆表的刻度盘上,标出的刻度从零到无穷大,由于与的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的,电阻越大,在刻度盘上刻度值跨度越大,使得在零值附近和无穷大附近很难准确地读出被测电阻的数值(测量误差很大了所以欧姆表只能粗略地测电阻)。要点诠释:测直流电流、直流电压时内部测量电路没有电源,但欧姆挡中有内接电源且红表笔接正接线柱,接电源的负极;黑表笔接负接线柱,接电源的
11、正极。不管用多用电表测什么项目,电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出。在中值电阻附近时,指针偏角与的关系比较接近线性,刻度比较均匀,因此在具体测量时,最好使指针位于中央附近,这就是选挡的依据。2多用表的使用(1)使用步骤用螺丝刀轻轻转动多用电表的机械调零旋钮(调整定位螺丝),使指针正对零刻度(电流、电压的零刻度)。选挡:测电流、电压时选择合适的量程;测电阻时选择合适的倍率,以使指针指在中间刻度范围。测电阻选用合适的倍率后,用欧姆调零旋钮进行调零(表笔直接接触,指针指右侧电阻零刻度)。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率得测量值。将选择开关扳到或交流电压最高挡。(2)注意事项使用欧
12、姆表前,首先应估测待测电阻的大小,选择合适的挡位,如果指针偏转角度大小,应增大倍率;如果指针偏转角度太大,应减小倍率。每次换挡后都要重新进行欧姆调零。被测电阻要跟电源及其他元件断开。测电阻时不要用两手同时接触表笔的金属杆。读数时应将指针示数乘以相应倍率。要点五、 多用电表的量程(挡位)选取与误差分析1测直流电压或直流电流时,首先根据待测电压(或电流)的估计值选择量程如果难以估测电压值(或电流值)。应按照从大到小的顺序,先将选择开关旋到最大量程上试测,然后根据测出的值重新确定适当的量程再进行测量测电压(或电流)时,应使指针尽量指在满刻度的三分之二左右,这时读数较准,测量误差较小2测电阻时,应选取
13、合理的倍率挡 (1)选挡原则:指针越接近中值电阻,读数越精确因为当,即被测电阻等于欧姆表内阻时,指针半偏恰好指在中间刻度,所以此时的电阻又叫中值电阻而在中值电阻附近时,指针偏角与的关系比较接近线性,刻度比较均匀,因此在具体测量时,最好使指针位于中央附近,这就是选挡的依据 (2)选挡方法:首先应估测待测电阻的大小,选择合适的挡位(通常按大量程挡向小量程挡次序选择)如果选择的挡次不合适,则应重新选挡即换挡,若指针偏角较小,则应选择倍率高一挡的挡次,反之则选低一挡的挡次每次换挡须重新电阻调零后方可进行测量实际操作时,若已知待测电阻的数量级,所选挡位是电阻的数量级除以中值电阻的数量级3误差分析 (1)
14、测量值偏大的主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而增大接触电阻,或者在连续测量过程中,表笔接触时间过长,引起多用电表内电池电动势下降,内阻增加 (2)测高值电阻时测量值偏小,则可能是人体电阻并入造成的 (3)欧姆表的刻度是按标准电池标出的,当电池用旧了,电动势和内阻均发生变化,由此会引起测量误差要点六、 多用电表的读数方法 在实验中,测量时要按照有效数字的规律来读数测量仪器的读数规则为:测量误差出现在哪一位,读数就相应读到哪一位,在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置,对于常用的仪器可按下述方法读数 1最小分度是“”的仪器,测量误差出现在下一位,下一位按十分之一估读,如
15、最小刻度是的刻度尺,测量误差出现在毫米的十分位上,估读到十分之几毫米量程为的电流表(电压表)、最小刻度为,则误差出现在安培(伏特)的百分位上,即估读到2最小分度是“”或“”的仪器,测量误差出现在同一位上,同一位分别按二分之一或五分之一估读如学生用的电流表量程,最小分度为,误差出现在安培的百分位,只读到安培的百分位,估读半小格,不足半小格的舍去,超过半小格的按半小格估读,以安培为单位读数时,百分位上的数字可能为(例如);学生用的电压表量程,最小分度为,测量误差出现在伏特的十分位上。只读到伏特的十分位,估读五分之几小格,以电压为单位读数时,十分位上的数字可能为(例如) 3欧姆表的读数:待测电阻的阻
16、值应为表盘读数乘上倍数为减小读数误差,指针应指表盘靠近中间的部分,否则需换挡,换挡后,需要重新进行欧姆调零要点七、 使用多用电表“十二忌” 1忌不调零就使用多用电表2忌接错连接方式,测电压需并联,测电流需串联3忌接反直流电流方向,直流电流要从正极测试笔插孔流入,从负极测试笔插孔流出4忌用手接触测试笔的金属杆,特别在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆5忌用直流挡位测交变电流6忌用多用电表测不是的交变电流,普通多用电表的交流电挡位是按照设计的,不能准确测量其他频率的交变电流7忌不进行欧姆表调零,就用多用电表测电阻值8改换欧姆挡量程后,忌不重新调零9忌把电池装反10忌把电阻同其他电路联在一
17、起进行测量11忌把电池装在多用电表内长期不用12多用电表不用时,忌选择开关置于欧姆挡要点八、 用多用电表判断电路故障 电路故障一般是短路或断路,常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路或接头处接触不良等,检查故障的方法有:1电表检测法 (1)电阻为零两接线柱由无阻导线短接或短路现象 (2)电压为零有下述可能性:任意两接线柱之间电压均为零盒内无电源有的接线柱之间电压为零:两接线柱中至少有一个与电源断路;两接线柱之间有电动势代数和为零的反串电池组;两接线柱间短路 (3)有充放电现象(欧姆表指针先偏转,然后又回到“”刻度)两接线柱之间有电容器 (4)发现电压比正常值大,可能在两接线柱
18、间有断路,而与之并联之外的电路无断路2假设法:已知电路发生某种故障,寻找故障在何处时,可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故障,运用电路知识进行正向推理,推理结果若与题述现象不符合,则故障不在该部分电路;若结果与题述现象符合,则故障可能发生在这部分电路,这样逐一排除,直到找到发生故障的全部可能为止要点九、 “电学黑箱”问题的分析方法 1“电学黑箱”问题的种类 一般“电学黑箱”有四种:一是纯电阻黑箱,二是纯电源黑箱,三是由电阻和电源组成的闭合电路黑箱,四是含电容器、二极管的黑箱 2电阻、电容、二极管的特点 (1)电阻的特点:没有极性,即正向和反向电阻大小相等 (2)电容的特点:
19、用欧姆表测量时,起初电阻较小,然后逐渐增大,直到无穷大(3)二极管的特点:具有单向导电性,即正向电阻较小,而反向电阻很大或接近无穷大如图为二极管的伏安特性曲线 3“电学黑箱”问题的分析方法与思路 为了根据对黑箱外部接线柱的测试结果判定黑箱内部元件的种类和电路的连接方式,除了应熟悉电路的基本规律之外,还必须善于利用电压表和多用电表欧姆挡进行测试,并对结果做出正确的分析和判断判定黑箱内元件的思路如下: 根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后,再根据各接点间的测量数据进行逻辑推理,最后确定出元件的位置和连接方式 要点诠释:用多用电表判断黑箱内电学元件时应首先用电压挡测量各接点间的电压,判断黑箱内是
20、否含电源。因为含电源电路不能用欧姆表进行探测,否则可能烧坏电表【典型例题】类型一、多用电表的使用例1如图所示为用电表欧姆挡原理的示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻。调零电阻最大阻值,串联的固定电阻,电池的电动势,用它测量电阻。能准确测量阻值范围的是( )A BC D 【答案】B【解析】用欧姆当测量电阻时,指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确。当电流最大时,由,其中为欧姆表的内阻。得用它测量电阻时,当指针指在表盘中央时得故能准确测量的阻值范围是附近。选项B正确。【总结升华】欧姆表在中值电阻附近测量是比较准确的,根据欧姆表的原理求得中值电阻的阻值是解决本题的关键。 举一反三:【高清课堂:多用电
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