2019-2020高中物理第二章恒定电流第8节多用电表的原理讲义+习题(含解析)新人教版选修3-1

第8节多用电表的原理孩心累养定位＞»1 •知道欧姆表测量电阻的原理。

2. 了解欧姆表的内部结构和刻度特点。

3. 了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能。

01 h课前自主学习KEQfANZIgjUX 氐）Q一、欧姆表1. 原理依据如闭合电路的欧姆定律，由口02电流表改装而成的。

2. 内部构造由翌表头、©4电源和©5可变电阻三部分组成（如图）。

二、多用电表1. 用途共用一个表头，可分别测量口°!电压、也电流、曲电阻。

2. 最简单的多用电表原理图如图所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为©5欧姆表使用，接通3时，可作为□匹电压表使用。

|判一狗⑴欧姆表指针偏角越大，表明被测电阻越大。

（）（2）欧姆表红表笔接表内电源的正极。

（）(3) 欧姆表测电阻时，指针偏角偏大，应换大倍率挡。

( )(4) 多用电表所有刻度都是均匀的。

()(5) 用多用表无论是测电压还是测电流时电流总是从红表笔流入， 从黑表笔流出。

()提示：⑴ X (2) X (3) X ⑷ X (5) V02 k 课堂探究评价 KETAWUTAHIUPNQIA=仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：我们知道电流表可以看成显示电流的特殊电阻 R g ,如图甲，当接入电路的电阻R 变化时，电流就变化，电流表示数I 和电阻R 有什么关系？ 提示：由闭合电路欧姆定律得 I =，所以电流表示数I 和接入的电阻阻值 R 一 r 十R 十R一对应。

活动2:由活动1的结论可知，将电流刻度换成电阻刻度，就能用电流表测电阻值，图 乙的表盘应该如何标定电阻的最大值和最小值？提示：由1=晶可知，电流越大，电阻越小，电阻允许的变化范围是 o 〜R 。

当r 十R g 十R电流为0时，A 、B 间断开，电阻为无穷大，所以电流的 0刻度标为电阻的当电流达到满偏刻度时，电阻应最小，所以标为0。

活动3:为了标定电阻的0刻度，甲图测量电路是否能达到要求？如果不能，请对电路 改装，这时电阻0刻度如何标定？AU0―—CO —电阻#课堂任务欧姆表原理.48—00—提示：由甲图可知，A 、B接触电阻为0时，电流超过量程，所以甲图不符合要求，应该串联一个滑动变阻器，如图所示。

使AB短接，调节滑动变阻器，当阻值为R时，电流表刚好满偏，I g= E一，此时就标定了电阻0刻度。

R + Rs+ r为了测出电阻R的阻值，请写出电流刻度和R的关系式。

由此改装成的欧姆表刻度是均匀的吗?提示：由闭合电路的欧姆定律得调零），每一电流值都对应一电阻值了。

由关系式可知电阻刻度不均匀，左侧密右侧疏。

活动5:讨论、交流、展示，得出结论。

（1）欧姆表的结构如图所示（2）刻度标注及测电阻的原理刻度标注方法标注位置“ 0”红、黑表笔短接调节调零电阻使指针满偏，被测电阻R=0（图乙）满偏电流I g处a ??OO红、黑表笔不接触表头指针不偏转，被测电阻甲）R=O（图电流为零处活动4:在以上活动的基础上,1 =R+ r + R + R 其中R满足Ig =R + R + r（即欧姆表R将电流刻度换成对应的电阻刻度，就可直接读电阻O中值电阻R= r + R + Rg刻度盘正中央“ R红、黑表笔接R1= r + R+R +R R与1一一对应(图丙)与R对应的电流1处例1把一量程6 mA、内阻100 Q的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材：A.电源E= 3 V(内阻不计)；B.变阻器0〜100 Q; C.变阻器0〜500 Q; D.红表笔;E.黑表笔。

(1) 变阻器选用_________ 。

(2) 红表笔接_______ 端，黑表笔接________ 端。

(3) 电流表2 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为____________ ;电流表3 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为__________ 。

-(1)滑动变阻器的阻值由什么决定？提示：由电动势和满偏电流及电源和G表的内阻决定。

(2)欧姆表是依据什么标注的？提示：每一个R都对应着一个不同的电流值，将此处的电流标注为相应的电阻。

［规范解答］(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏，EIg= R+解得R)= 400 Q,故变阻器应选Co(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端。

［完美答案］(1)C (2) N M (3)1000 Q 500 Q—［4L 倬* 檢］------------------------(3) 电流I = 2 mA时，有解得R= 1000 Q。

电流I '= 3 mA 时，I '=ER+ R)+ R=500 Qo1当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流为零处标电阻“8”；当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零旋钮，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“ 0”。

2 I与R不成比例，欧姆表的刻度不均匀。

3欧姆表偏角偏角是相对零电流位置或左端的“a”刻度而言的越大，表明被测电阻越小。

4中值电阻：当外加电阻R= r +R+ R时，指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻。

［变式训练1］如图所示，欧姆表刻度盘中，未使用时指针指A ,两表笔短接时指针指B。

若欧姆表的总内阻为24 Q, C是A B的中点，D是A、C的中点，贝U D点的刻度值为（）B ® E ® —活动1：回顾前面的知识，请思考甲、乙、丙虚线框中的测量电路表示什么电表？并简述其原理（甲图橋I内部包含一个小量程电流表即表头提示：甲表示电流表，利用并联分流，由一表头并联电阻以扩大电流表量程。

乙表示电压表，利用串联分压，由一表头串联电阻扩大电压表量程。

丙表示欧姆表，根据闭合电路中电流与电阻的一一对应关系，由电流表测电阻。

A. 36答案解析Q B . 72 Q C . 24 Q D . 12 QE 1 I g由欧姆表原理：I g='当指针指在D点时，电流为满偏电流的则由~7~Rj 4 4 R J+ R 得：R= 3只内=72 Q, B正确。

课堂任务仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

多用表原理fi KBIt活动2:如果只用一个电流表(即甲中的氏；)达到甲、乙、丙三图的测量目的，组成多用途电表，试用如图的多挡位选择开关画出电路图。

提示：活动3 :活动2中组成的就是最简单的多用电表，为了实际测量满足大范围或高精度的需要，往往电表要设置多个量程，电流、电压挡如何实现多个量程挡位？提示：由同一表头并联不同电阻可以组成几个量程不同的电流挡。

由同一表头串联不同电阻可以组成几个量程不同的电压挡。

活动4 :欧姆表的测量范围都是0〜R，量程是一定的，为了提高测量精度，应该如何设置多挡位？提示：由欧姆表测量表达式知电阻刻度左密右疏，为了提高测量精度，测量小电阻和大电阻时指针都应该尽量偏向表盘中央位置附近，取特例中值电阻，它等于欧姆表内阻，所以对于大电阻和小电阻，欧姆表内阻也应该随之变化。

而表头的满偏电流一定，由i g= R+R + r可知，对于给定的电池，电动势E一定，内阻也一定。

为了提高精度，使测量大电阻和小电阻时欧姆表指针都尽量偏向表盘中央位置附近，就必须改变电源电动势和欧姆表的内阻。

活动5:讨论、交流、展示，得出结论。

(1)多用电表的原理图由以上分析，可以画出多量程多用电表的原理示意图，如图所示。

①由并联分流可知，1、2挡位测电流，1挡量程大。

②3、4挡位有电源，测电阻。

由活动4可知，一定的电动势对应一定的中值电阻，实际中欧姆挡的多个挡位由于选定特定电动势的电源，挡位之间是10倍的进率。

只要更换挡位，电动势和电路就改变了，所以更换挡位测量前先要经过欧姆调零，校准欧姆表在此挡位时的内阻；测量时表盘上电阻刻度再乘以倍率即为测量值。

③由串联分压可知，5、6挡位测电压，6挡量程大。

（2）多用电表的外形结构外形构造如图所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。

在不使用时，应把选择开关旋转到OFF 挡或交流电压最高挡。

例2 （多选）如图所示是简化的多用电表的电路图。

转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知F3< F4,下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的A. S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大B. S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C. S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D. S与5连接时，多用电表就成了欧姆表bl 口I (1)S与1或2连接时R、F2中电流各是什么流向？提示：S与1连接时电流由1流进，分别流经两个电阻再汇合，此时两个电阻属于并联。

S与2连接时电流由2流进依次经过两个电阻，两个电阻属于串联。

(2)图中电压表的量程由什么决定？提示：由串联电阻的大小决定，电阻越大，分压越大，量程越大。

［规范解答］S与1连接时，电阻R起分流作用，S与2连接时，电阻R+ F2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于F3v F4, 所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R为欧姆挡调零电阻。

综上所述，正确答案为A Do［完美答案］AD1*L 障 * 按 |-------------------------1多用电表中电流的流向红表笔接“ + ”插孔，黑表笔接“―”插孔。

(1) 电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出。

(2) 电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”。

(3) 使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”。

［变式训练2］多用电表是实验室和实际生产中常用的仪器。

(1) 如图甲所示是一个多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将S拨到______ 位置，在进行电压测量时，应将S拨到_________ 或 ________ 位置。

(2)使用多用电表进行了两次测量，关处在“X 10 Q ”的电阻挡时指针位于处在“直流电压2.5 V ”挡时指针位于指针所指的位置分别如图乙中a,则被测电阻的阻值是b,则被测电压是a、b所示。

若选择开__ Q;若选择开关答案（1）3 4 5 6 （2）500 2.00解析（1）在进行电阻测量时，表内要有电源，所以要接到3或4位置；在进行电压测量时，表头要串联电阻，所以要接到5或6位置。

（2）由题图乙知若选择开关处在“x 10 Q”的电阻挡时指针位于a,读数时要读最上方的刻度盘，被测电阻的阻值是50X 10 Q = 500 Q;若选择开关处在“直流电压 2.5 V ”挡时指针位于b,读数时要读中间的刻度盘，所以被测电压是 2.00 V。