第6讲 实验十 练习使用多用电表
实验目的
1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法．
2．会使用多用电表测电压、电流及电阻．
3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件．
实验原理
1．多用电表
(1)表盘：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．外形如图7－6－1所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．
图7－6－1
由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．
(2)挡位
如图7－6－2所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相对应的测量端．
图7－6－2
(3)多用电表的电阻挡
电阻挡是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图7－6－3甲、乙、丙所示．电阻R是可变电阻，也叫调零电阻．
图7－6－3
实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个．
实验步骤
1．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，则可用小螺丝刀进行机械调零．
2．将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔．
3．测量小灯泡的电压和电流
(1)按如图7－6－4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．
(2)按如图7－6－4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．
图7－6－4
4．测量定值电阻
(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．
(2)选择开关置于“Ω”挡的“×1”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指向∞.
(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较．
(4)选择开关设置“×100”挡，重新进行欧姆调零．
(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．
(6)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．
5．测量二极管的正、反向电阻
(1)二极管常用半导体材料制成，它有两个极，一个正极，一个负极，符号为
(2)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，电路导通．反之电阻示数很大，电路截止．(如图)由此可判断出二极管的正、负极．
(3)测正、反向电阻
①测正向电阻：用多用电表的电阻挡，量程拨到“×10”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欧姆调零后，将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极，稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻R1.
②测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡
6．探索黑箱内的电学元件
判断目的
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
两接线柱正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小，反接时示数很大
注意事项
1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘
(1)左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零与电流、电压最大刻度重合．
(2)刻度不均匀：左密右疏．
(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数再乘以挡上的倍率．电流、电压挡是量程范围挡．
在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)．
(4)欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率．为了减小读数误差，指针应指表盘到的部分，即中央刻度附近．
考查多用电表的使用
【例1】 (2011·北京卷，21(1))用如图7－6－5所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量．
图7－6－5
(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)．
(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．
为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．
A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
解析 机械调零需调节S，电阻调零(欧姆挡调零)需调节调零旋钮T.指针偏转角度过小说明该电阻是一个大电阻，需换用阻值较大的挡来测量才准确，换挡之后需要重新电阻调零．故正确顺序应为ADC.
答案 (1)S (3)T 0刻线 ADC
考查多用电表的读数
【例2】 如图7－6－6所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图7－6－6所示，则：
图7－6－6
(1)所测电阻的阻值为________ Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA.
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.
解析 (1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值约为14，倍率为“×100”，读数为1.4×103 Ω.
(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA；测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为15.8 mA.
(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.3 V.
答案 (1)1.4×103 ×1 k (2)31.5 158 (3)6.3
——多用电表的读数技巧
测电阻时(欧姆挡)读数：除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读．电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积．
测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位，精确度是2、0.02、5、0.5等时，不用估读到下一位.
【例3】 某班同学在做“练习使用多用电表”的实验．
图7－6－7
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻Rx的阻值，当选择开关置于欧姆挡“×100”的位置时，多用电表指针示数如图7－6－7a所示，此被测电阻的阻值约为________ Ω.
(2)某同学按如图7－6－7b所示的电路图连接元件后，闭合开关S，发现A、B灯都不亮．该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障．检查前，应将开关S________.(填“闭合”或“断开”)
(3)若(2)中同学检查结果如表所示，由此可以确定( )．
测试点
b、f
b、e
b、d
d、e
多用表
表盘指示
A.灯A断路 B．灯B断路
C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路
解析 欧姆表测电阻测量值等于读数乘以倍率；用欧姆挡检查电路须将电路断开；b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路，b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路，d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路，b、d间电阻有一定的数值，说明b、d间没有断路，所以断路在d、e之间．本题容易．
答案 (1)2.6 k(或2.6×103 2 600) (2)断开 (3)D
——电路故障的分析方法
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，变阻器内部断路，接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种：
(1)电压表检测方法：如果电压表示数为0，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路．
如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路．
(2)用多用电表的欧姆挡检测
要对检测的电路切断电源，逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路便可找到故障所在．
1．(2011·温州模拟)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k
d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔．
将正确步骤按合理的顺序为________．
根据图7－6－8所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________ Ω.
图7－6－8
(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )．
A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零
解析 本题考查欧姆表的使用．
(1)题目中要求测量几十千欧的电阻，所以应该选择×1 k的欧姆挡，再进行欧姆调零，然后进行测量，最后将S旋至指向交流500 V挡，拔出表笔，所以顺序为c、a、b、e，根据欧姆表的读数原理，可以得出欧姆表的读数为30 kΩ.
(2)指针偏角过大，说明电阻较小，所以应选择倍率较小的挡位，A项正确；电阻的阻值与电流的流向无关，所以红黑表笔接反，不影响测量结果，B项错误；不将被测电阻与外电路断开，流经欧姆表的电流会受影响，影响读数甚至烧毁器材，C项正确；只要不换挡位，就不用重新调零，D项错误．
答案 (1)c、a、b、e 30 k (2)AC
2．多用电表表头的示意图如图7－6－9所示．在正确操作的情况下：
图7－6－9
(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(4)若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：______________，______________，______________.
(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到________或者________．
(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表．
答案 (1)直流电压 1.25 V (2)直流电流 50 mA
(3)电阻 1.7 kΩ (4)改用“×1 k”倍率，重新调零 将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线 读出指针所指刻度，再乘以倍率，得测量值 (5)OFF 交流电压500 V挡位置 (6)红 正
3．(2011·黄冈模拟)在如图7－6－10甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V、0.3 A”，合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．
图7－6－10
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障．
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)；
A．2.5 V B．10 V C．50 V D．250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是
________；
A．A灯丝断开 B．B灯丝断开
C．d、e间连线断开 D．B灯被短路
(2)接着换用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过欧姆调零．
①测试前，一定要将电路中的开关S________；
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图7－6－10乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω，它不等于测量值，原因是：________.
解析 (1)①因电源为四节干电池，故电动势E＝6 V，则应选电压表10 V量程挡较合适；②因c、d间电压为5.8 V，而e、f间电压为零，故应为A灯丝断开，B灯丝良好．
(2)用欧姆表测电路中电阻的阻值时，一定要将电路断开测量；由乙图读数知电阻阻值为6 Ω，应为灯泡B的阻值，即测量的为e、f间电阻：由R＝得R＝12.7 Ω，与欧姆表测得阻值相差较大，是因为欧姆表测得的电阻是未通电工作时的电阻，温度较低，电阻率偏小，阻值偏小．
答案 (1)①B ②A
(2)①断开 ②6 e、f 12.7 欧姆表测量时灯泡未工作，灯泡温度低，电阻小
4．某同学测量一只未知阻值的电阻Rx.
(1)他先用多用电表进行测量，指针偏转如图7－6－11甲所示，为了使多用电表的测量结果更准确，该同学应选用________挡位，更换挡位重新测量之前应进行的步骤是________________________________________________．
(2)接下来再用“伏安法”测量该电阻，所用仪器如图7－6－11乙所示，其中电压表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω，变阻器最大阻值为100 Ω.图中部分连线已经连接好，为了尽可能准确地测量电阻，请你完成其余的连线．
(3)该同学用“伏安法”测量的电阻Rx的值将________(选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际值．
(4)连接电路时应注意的主要事项：________________________________(任回答一项)．
图7－6－11
解析 (1)由图甲可知，所选倍率太小，故应换大一些的倍率．欧姆挡每次换挡后都要重新调零．(2)待测电阻Rx的阻值是滑动变阻器总阻值的10倍，若用限流电路，在改变滑动变阻器的阻值时电流表和电压表的示数变化很小，要用分压接法．又因为待测电阻的大小与电流表内阻的倍数比电压表内阻与待测电阻的倍数更大些，要用电流表的内接法．(3)电流表内接法测量的电阻值等于Rx＋RA，大于真实值．
答案 (1)×100 欧姆挡调零 (2)如图所示，补画①②两条线
(3)大于
(4)使滑动变阻器所分的电压为零；电表的正负接线柱不能接错
5．(2011·安徽卷，21)(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1 k”挡位，测量时指针偏转如图7－6－12所示．请你简述接下来的测量操作过程：
图7－6－12
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡．
(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图7－6－13所示．其中电压表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω.图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．
图7－6－13
(3)图7－6－14是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程．当转换开关S旋到位置3时，可用来测量________；当S旋到位置________时，可用来测量电流，其中S旋到位置________时量程较大．
图7－6－14
答案 (1)①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡
②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”
③再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值
(2)如图所示
(3)电阻 1、2 1
6．(2011·大纲全国卷，23)使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完成下列填空：
(1)仪器连线如图7－6－15所示(a和b是多用电表的两个表笔)．若两电表均正常工作，则表笔a为____(填“红”或“黑”)色；
图7－6－15
(2)若适当调节电阻箱后，图7－6－15中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图7－6－16(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为________ Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________ Ω；
图7－6－16
(3)将图7－6－15中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA；(保留3位有效数字)
(4)计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留三位有效数字)
解析 (1)由多用电表电流“红表笔进，黑表笔出”，电流表“＋”接线柱电流流进，“－”接线柱电流流出知，a表笔为黑色表笔．
(2)根据题图读数，多用电表读数为14.0 Ω，电流表读数为53.0 mA，电阻箱读数为4×1 Ω＋6×0.1 Ω＝4.6 Ω.
(3)从多用电表表盘来看，指针指在电流表“130”处时实际电流为53 mA，故指针指到最右端“250”处时，实际电流为53× mA≈102 mA.
(4)由闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir知，
E＝14×0.053＋0.053r，＝0.102，
得E≈1.54 V.
答案 (1)黑 (2)14.0 53.0 4.6 (3)102 (4)1.54
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