人教版(2019)高中物理必修三第十一章第5节实验：练习使用多用电表

第5节 实验：练习使用多用电表

一、实验目的

1．通过实际操作学会使用多用电表，测量电压、电流和电阻．

2．会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极．

3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件．

二、实验原理

1．指针式多用电表

(1)如图所示，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电路就被接通；选择开关旋转到电压挡或欧姆挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．

(2)测量功能区域电压挡和电流挡对应的数值表示电压表或电流表的量程，电阻挡对应的数值表示倍率．读数时，要读取跟功能选择开关挡位相对应的刻度值．

2．测量小灯泡的电压

(1)选择直流电压挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置．

(2)将多用电表并联在待测电阻两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高．

(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值．

3．测量通过小灯泡的电流

(1)选择直流电流挡合适的量程．

(2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中，电流应从红表笔流入多用电表．

(3)读数时，要认清刻度盘上的最小刻度．

4．测量电阻

(1)要将选择开关扳到欧姆挡上，此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．选好量程后，先调零，然后测量．测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡．

(2)用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表．

三、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．

四、实验步骤

1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．

2．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．如图甲所示连好电路，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．

5．如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．

6．利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差．

7．研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极．

8．探索黑箱内的电学元件

电学元件 应用挡位 现象

电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数说明无电源

电阻 欧姆挡 两接线柱间正、反接时示数相同

电学元件 应用挡位 现象

二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大

电容器 欧姆挡 指针先指“0 Ω”后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢

电感线圈 欧姆挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数

五、数据处理

1．测电阻时，电阻值等于表针的示数与倍率的乘积．指针示数的读数一般读两位有效数字．

2．如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等，读数时应读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05 等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可．

六、注意事项

1．测量直流电流时，应先把待测电路断开，然后把多用电表串联在待测电路中测量．切忌勿用电流挡去测量电压．

2．在进行测量之前，必须先将选择开关旋至待测量的物理量所在挡位的位置．

3．测量电阻时应注意

(1)测量电阻之前应该先把两表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0”．改用不同倍率的欧姆挡后必须重复这项操作．

(2)测量电阻时两手不能同时接触表笔的金属部分．

4．测量过程中，不准带电旋转开关．

5．每次使用完毕，应将开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡．

6．多用电表长期不用时，应将表内的干电池取出．

七、误差分析

1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池．

2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差．

3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近．

4．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．

热点一 多用电表的读数

某多用电表表盘的示意图如图所示，在正确操作的情况下：

(1)若选择开关的位置如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c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么应选择________挡测电阻． [解析] (1)若选择开关的位置如a所示，则测量的是直流电压，量程为2.5 V，测量结果为1.25 V.

(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的是直流电流，量程为100 mA，测量结果为50

mA.

(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的是电阻，倍率为“×100”，测量结果为17×100

Ω＝1.7 kΩ.

(4)若选择开关的位置如c所示，指针的偏转角很小，说明所测量的电阻的阻值很大，应该选择更大倍率的挡位，即“×1 k”挡．

[答案] (1)直流电压 1.25 V (2)直流电流 50 mA

(3)电阻 1.7 kΩ (4)×1 k

根据测量项目，选择对应的刻度盘

(1)直流电流和电压刻度是均匀的，读数时共用，但需按比例计算，如取0～2.5 mA量程读数时可利用量程为“0～50”的刻线，只是“50”相当于“2.5 mA”．

(2)用欧姆挡测电阻的阻值为：读数×倍率．

热点二 多用电表的使用

在练习使用多用表的实验中

(1)某同学连接的电路如图所示．

①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；

②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；

③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压．

(2)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，下列说法正确的是________．

A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大

B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量 C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω

D．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大

[解析] (1)多用电表与R1串联，则选择直流电流挡时，测得的是通过R1的电流；若断开电路中的开关，多用电表使用欧姆挡，则R1和R2串联接在多用电表两端，此时测得的是R1和R2串联的电阻；若多用电表选用直流电压挡，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，则多用电表与R2并联，此时测得的是R2(或电源)两端的电压．

(2)双手捏住两表笔金属杆，相当于给待测电阻又并联了一个电阻，测量值将偏小，A错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，要看指针偏角情况，若偏角太大，说明待测电阻较小，应减小倍率，重新调零后再进行测量，若偏角太小，说明待测电阻较大，应增大倍率，重新调零后再进行测量，B错误；选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于250 Ω，C错误；欧姆表内的电池使用时间太长，则电动势E减小，完成调零过程则有Ig＝ER内，测量电阻Rx时，根据闭合电路欧姆定律有I＝ER内＋Rx＝11Ig＋RxE，由此可知，当E减小时，I减小，指针偏角减小，所以测量值将偏大，D正确．

[答案] (1)①R1 ②R1和R2串联 ③R2(或电源) (2)D

使用多用电表测电阻的步骤

(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指零．

(2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位．

(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处．

(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．

(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)．

(6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．

注意：换挡调零，不换挡不调零．阻值等于读数乘以倍率，切记不要把读数作为阻值．

热点三 测量二极管的正、反向电阻

某同学用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：

(1)检查多用电表的机械零点．

(2)将红、黑表笔分别插入正、负插孔，将选择开关拨至欧姆挡适当的量程处．

(3)将红、黑表笔________，进行欧姆调零．

(4)测反向电阻时，将________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出多用电表示数．

(5)为了得到准确的测量结果，应让多用电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”“右侧”或“中央”)，否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)(4)．

(6)测量完成后，将选择开关旋转到________位置．

[答案] (3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)“OFF”挡或交流电压最高挡

热点四 用多用电表判断电路故障

1．电压表检测法

若电路断路，将电压表与电源并联，若有电压说明电源完好，然后将电压表逐段与电路并联，若某一段电压表指针偏转，说明该段电路中有断点．若电路短路，则用电压表逐段与电路并联，某一段电压表示数为零，则该段被短路．

2．欧姆表检测法

断开电路，用多用电表的欧姆挡测量待测部分的电阻，若检测部分示数正常，说明两点间正常；若检测部分电阻很小(几乎为零)，说明该部分短路；若检测部分指针几乎不动，说明该部分断路．

如图所示是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查．

(1)闭合开关，应用多用电表的直流电压挡进行检查，选择开关置于10 V挡．该同学测试结果如表1所示，在测试c、d间直流电压时，红表笔应接触__________(填“c”或“d”)．根据测试结果，可判断电路中一定存在的故障是________．

A．灯A短路 B．灯B短路

C．cd段断路 D．df段断路

表1

测试点 电压表示数

a、b 有示数