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高二物理 实验十二 用多用电表探测黑箱内的电学元件【实验目的】1．学习多用电表的一般使用方法． 2．练习用多用电表探测黑箱内的电学元件． 3．了解晶体二极管的单向导电性及其符号． 【实验原理】多用电表（如图所示）可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压、电阻等多种电学量。
图2 多用电表的上半部分为表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程。
将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表被接通；将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表内的欧姆表电路就被接通。
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。
其电路如图所示，R 为调零电阻。
当红黑表笔短接，使电阻调零时，表头指针满偏，有I g =E/(R g +R+r)。
当红、黑表笔间接入某电阻R X 时，有I x =E/(R g +R+r+Rx)，可见每一个R X 都有一个对应的电流值I 。
我们只要在表盘上表明与I 对应的R X 值，就可用它来测量未知电阻R X 。
我们用多用电表来探测黑箱内的电学元件。
黑箱又称黑盒子、暗盒，是指不知其内部结构的系 统。
黑箱方法，也是控制论中的一种重要方法。
具体地说：就是给黑箱一个刺激（输入），观察其反映（输出），并分析多组输入和输出的对应关系，来推测黑箱内部结构并加以控制的方法。
由于求解黑箱问题，需较多地采用了由果求因的逆向思维方法。
且造成同一结果的原因可能有多种，故对黑箱的求解，难度一般较大。
为简便起见，本实验采用限定：黑箱有三个接点（图3）；二接点间最多只有一个元件、黑箱内最多只有二个元件（且均串联）；黑箱内的元件可能为电源、电阻或二极管。
图3 图4晶体二极管具有单向导电性，如图4所示。
当二极管加上正向电压时，它的电阻很小，就像一个接通的开关一样；当给二极管加上反向电压时，它的电阻变得很大，就像断开的开关一样。
根据这一特征，我们可以来断定电路中是否可能有二极管。
用多用电表探测黑箱的思路：【步骤规范】【注意事项】1．测量时手不要接触表笔的金属部分测量电路中的电阻时，应将该电阻与其它元件和电源断开． 2．合理选择量程．使指针尽可能指在中间刻度附近（可参考指针偏转在R 中／5～5R 中的范围）若指针偏角太大，应改换低挡位．若指针偏角太小，应改换高挡位，每次换档后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率．3．实际应用中要防止电流超量程，不得测额定电流极小的电器的电阻（如灵敏电流表的内阻）。
用多用电表探索黑箱内的电学元件目的：会正确使用多用电表，并能用多用电表探索黑箱内的电学元件。
（一）练习使用多用电表1．多用电表的刻度（图多---1）2．多用电表的选择开关与量程（图多---2）在多用电表的选择开关中，包含二个内容：一是转换测量的物理量（电阻、电压、电流），二是选择对应测量物理量的量程。
在测电阻档内，它的测量倍率有×1、×10、×100、×1K的四个。
在测量交流电压档内，它的测量量程有2．5V、10V、50V、250V、500V五个。
在测量直流电压档内，它的测量量程有2．5V、10V、50V、250V、500V五个。
在测量直流电流档内，它的测量量程有1mA、10mA、100mA三档。
选择开关量程指示端对在OFF上时，表明多用电表与外界切断。
3．多用电表的使用方法与读数先检查多用电表指针是否停在表刻度的左端“0”刻度上，如果没有，用小螺丝刀轻轻转动机械调零螺丝，使指针指在“0”刻度线上。
然后在多用电表的“＋”插入红表笔，在“－”插入黑表笔。
测直流电压：把选择开关拨到直流电压档，并选择适当的量程（最好是满偏的2/3及以上）测量值的读数：从表刻度的第二条弧形刻度读得，其中2．5V、250的量程从此刻度下的第一项获得，如你用2．5V的量程，指针偏到200处，这时的测量值为2．00Ｖ(此刻度的最小分格为0．０5V),如选用量程10V,指针偏到200与250的中间,这时的测量值为9．0V(最小分格是0．２Ｖ).测直流电流：把选择开关拨到直流电流档，并选择适当的量程（最好是满偏的2/3及以上）,测量值的获得与直流电压的方法一样,而且是同一条刻度上.测交流电压：把选择开关拨到交流电压档，并选择好适当的量程.测量值读数在第三条弧形刻度,其中左端很小范围内刻度不均匀,此范围内测量不精确,最好不用.测量值的获得与上述方法类同.测电阻：把选择开关拨到测电阻档，并选择好适当的倍率(最好在中值附近,即指针半偏处),红、黑表笔短接,这时指针偏在右端的欧姆刻度“0”位置上.如果不在“0” 位置上，用欧姆调零钮进行欧姆调零。
实验十二用多用电表探索黑箱内的电学元件【教学目的】1、了解多用电表的测量项目、量程和表盘刻度的分度特点。
2、初步掌握多用电表的使用方法。
3、用多用电表探测黑箱内的电学元件。
【教学重点】多用电表的使用。
【教学难点】多用电表的使用以及探测黑箱内的电学元件。
【提问导入】二极管有什么特性？如何判断黑箱内的电学元件是二极管还是电阻？【实验原理】多用电表是一种多用仪表，一般可用来测量电流、电压和电阻。
多用电表主要由表头和测量转换电路两部分组成，旋转装在面板上的选择开关，就可以进行不同物理量和不同量程的测量。
【注意事项】1、用多用电表探索黑箱内的电学元件时，首先要用多用电表的直流电压档确定箱内有无电池，如果箱内的电池，则绝对不能用多用电表的欧姆档去测各接线柱间的电阻，否则容易烧坏多用电表。
2、使用完毕后，不要将选择开关置于欧姆档。
【实验器材】1、电池盒2个，2、5号电池2节，3、导线2根，4、多用电表，5、黑箱。
【实验步骤】1、多用电表的使用：观察多用电表，认识多用电表的表盘、选择开关及其周围测量功能和量程。
进行测量前，检查表头的机械零点。
测量时，把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，使用欧姆档时，先选好倍率，原则是使测量时指针尽可能靠近刻度盘的中央位置。
随后进行欧姆调零。
测量时，还应注意待测电阻要跟别的元件和电源断开，而且不要用手碰触表笔的金属。
每换用欧姆档的另一量程或连续使用同一量程较长时间，都要重新进行欧姆调零，读数时，读出表盘上相应的刻度值乘以所选的倍率，才是被测电阻值。
2、用多用电表探测黑箱内的元件。
先学习二极管的导电特性，再用多用电表欧姆档测量二极管的正、反向电阻。
最后，用多用电表探测黑箱内的电学元件。
3、根据测量结果绘出黑箱内的电路图。
【实验小结】该实验中学生能够正确判断黑箱内的电学元件种类，但有相当多的学生不能正确画出黑箱内的电路图。
【作业布置】根据测量结果绘出黑箱内的电路图并且写上姓名、组号上交老师查验。
高二物理实验十二用多用电表探测黑箱内的电学元件[实验目的]1．学习多用电表的一般使用方法．2．练习用多用电表探测黑箱内的电学元件．3．了解晶体二极管的单向导电性及其符号．[实验原理]多用电表〔如下图〕可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压、电阻等多种电学量。
图2 多用电表的上半部分为表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程。
将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表被接通；将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表内的欧姆表电路就被接通。
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。
其电路如下图，R为调零电阻。
当红黑表笔短接，使电阻调零时，表头指针满偏，有I g=E/(R g+R+r)。
当红、黑表笔间接入某电阻R X时，有I x=E/(R g+R+r+Rx)，可见每一个R X都有一个对应的电流值I。
我们只要在表盘上说明与I对应的R X值，就可用它来测量未知电阻R X。
我们用多用电表来探测黑箱内的电学元件。
黑箱又称黑盒子、暗盒，是指不知其内部结构的系统。
黑箱方法，也是控制论中的一种重要方法。
具体地说：就是给黑箱一个刺激〔输入〕，观察其反映〔输出〕，并分析多组输入和输出的对应关系，来推测黑箱内部结构并加以控制的方法。
由于求解黑箱问题，需较多地采用了由果求因的逆向思维方法。
且造成同一结果的原因可能有多种，故对黑箱的求解，难度一般较大。
为简便起见，本实验采用限定：黑箱有三个接点〔图3〕；二接点间最多只有一个元件、黑箱内最多只有二个元件〔且均串联〕；黑箱内的元件可能为电源、电阻或二极管。
图3图4用电压挡测量待测两端电U = 0 ？否内含电E rGR红表笔黑表笔晶体二极管具有单向导电性，如图4所示。
当二极管加上正向电压时，它的电阻很小，就像一个接通的开关一样；当给二极管加上反向电压时，它的电阻变得很大，就像断开的开关一样。
根据这一特征，我们可以来断定电路中是否可能有二极管。
用多用电表探测黑箱的思路：[步骤规X]四．测量完毕，将表笔从插孔中拨出，选择开关置于“OFF〞位置或交流高压挡[须知]1．测量时手不要接触表笔的金属部分测量电路中的电阻时，应将该电阻与其它元件和电源断开．2．合理选择量程．使指针尽可能指在中间刻度附近〔可参考指针偏转在R中／5～5R中的X围〕假设指针偏角太大，应改换低挡位．假设指针偏角太小，应改换高挡位，每次换档后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率．3．实际应用中要防止电流超量程，不得测额定电流极小的电器的电阻〔如灵敏电流表的内阻〕。
用多用电表探索黑箱内的电学元件【实验目的】1、知道多用表的使用常识，会正确使用欧姆档；2、知道二极管的单向导电性；3、掌握探索黑箱内电学元件的思路和方法。
【实验原理】1、将多种测量功能集中在同一块仪表中，构成多用表。
多用表亦称万用表，表示功能很多的意思。
而通常用得较多的还是三大功能：测量电流、电压和电阻。
它们是公用一个电流计，然后参照安培表、伏特表和欧姆表的不同原理，利用转换开关切入到不同的仪表电路构成的。
在每一个分支功能中，又还有不同量程或倍率可以选择，以保证测量范围的足够宽广。
图16-1就是多用表的面板示意图。
其下半部分的选择开关将测量的功能分为四个区：测电阻（标示Ω）、测直流电流（标示mA ）、测直流电压（标示V ）、测交流电压（标示V）。
它们在上半部分的表盘上则从上至下分别对应电阻（Ω）、直流电流和电压（）、交流电压（V）。
2、本实验还涉及一个特殊的电学元件——二极管，它的全称是晶体二极管，由两种不同类型的半导体经过特殊工艺烧结而成。
二极管的符号是如图16-2所示，它的最大特性是单向导电性：加上从“+”极到“－”极的电压时电阻很小，而加上从“－”极到“+”极的电压时电阻很大（通常认为不导通）。
3、如图16-3所示，我们要探索的黑箱外部有三个接线柱A 、B 和C ，黑箱的内部的元件则只有两个，但可能包含三种类型：电池、电阻和二极管（不超过三种，但不见得三种都有）。
探索元件的基本思路是：先用电压档测量三个接线柱之间有没有电压，并找出电池的连接位置。
再欧姆档正、反测量任意各接线柱之间的电阻，如果正、反向电阻明显不等，则表明有二极管，反之则只有电阻。
【实验器材】多用电表，黑箱，二极管，电源、小灯泡，开关和导线。
【实验步骤】1、了解二极管的单向导电性——a 、将学生电源、二极管、小灯泡和开关用导线连成回路，合上开关，观察灯泡的亮度情况；b 、断开开关，改变二极管的极性后再接入电路，合上开关，观察灯泡的亮度情况。
