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实验十二用多用电表测量电学中的物理量
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
闭合电路的欧姆定律I=eq\f(E,Rg+R+r+Rx)。
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=eq\f(Ig,2)时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
二、多用电表
1.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.外形如图2所示:上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。
图2
3.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
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。
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,则可用小螺丝刀调节定位螺丝进行机械调零。
(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.多用电表使用注意事项
(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,调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。
(3)欧姆表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。
(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,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。
4.多用电表对电路故障的检测
(1)断路故障的检测方法
①用直流电压挡
将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。
②用直流电流挡
将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。
③用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。
(2)短路故障的检测方法
①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路。
命题点一多用电表的原理
【例1】(2021·1月江苏新高考适应性考试,13)电流表改装成欧姆表的电路如图5所示,两表笔直接相连时,指针指在表盘刻度“5”上。两表笔之间接有600Ω的电阻时,指针指在刻度“1”上,求刻度“3”应标注的电阻值R。
图5
答案100Ω
解析指针指在刻度“5”时,电流表满偏,设为Ig,则
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