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第七章 恒定电流
第六讲 实验:练习使用多用电表
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一、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.Zx x k
2.会用多用电表测电压、电流及电阻.
3.会用多用电表判断二极管的正负极,探索黑箱内的电学元件.
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二、实验原理
1.表盘Zx x k
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.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.
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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,图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度.
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幻灯片 62.欧姆表的原理
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幻灯片 9三、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.
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.Zx x k
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.
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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,测小电珠两端的电压.
5.如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流.
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幻灯片 126.利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,将测量值和真实值进行比较.
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
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五、数据处理
1.测电阻时,电阻值等于指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.测电流和电压时,如果表盘的最小刻度为1、0.1、0.01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.
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六、误差分析
1.偶然误差
(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差.
(2)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,使指针在中值附近.
(3)读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数.
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2.系统误差
(1)电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池.
(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值.
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七、注意事项
1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘
(1)左∞右0:电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合.Z xx k
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(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).
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2.多用电表使用的“七大注意”
(1)使用前要机械调零.
(2)两表笔在使用时,电流总是“红入”、“黑出”.
(3)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流、电阻,还要分清是交流还是直流.
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(4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡.
(5)刻度线有三条:上为电阻专用,中间为电流、电压、交流、直流共用,下为交流2.5 V专用.
(6)测电阻时
①待测电阻与电路、电源一定要断开.
②两手一定不要同时接触两笔金属杆.
③指针指中值附近较准,否则换挡.
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④每换一挡必须重新欧姆调零.
⑤读出示数要乘以倍率.
(7)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池.
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(2011·安徽高考)(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甲所示.请你简述接下来的测量操作过程:
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①___________________________________________;
②_______________________________________;
③_____________________________________;
④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡.
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幻灯片 26(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2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.
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幻灯片 27(3)如图3所示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.
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解析:(1)欧姆表读数时,指针在中央位置附近时最准确.开关旋到“×1 k”挡位时,指针偏角太大,所以改换成小挡位“×100”;换挡后,应对欧姆表重新进行调零;所测电阻阻值等于欧姆表表盘示数×倍数.Z xx k
(2)由(1)知,被测电阻Rx大约为2 000 Ω,Rx≫RA,故应用电流表内接法.如图所示.
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(3)把开关旋到位置3时,表头与电源连接,只有当欧姆表使用时,才用到电源;表头用电阻并联时,可改装成电流表;所并联的电阻阻值越小,根据电流与电阻阻值成反比,所分担的电流越大.
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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)见解析图
(3)电阻 1、2 1
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(2012·江苏高考)如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.
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(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整乙图中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”).
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.
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幻灯片 34(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值.测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表.两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示.
请将记录表补充完整,并画出黑箱图中一种可能的电路.
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幻灯片 35解析:(1)根据多用电表使用调整顺序可知,先要机械调零,再欧姆调零,故选A;
(2)要使电笔跟黑箱短暂接触,否则.若ab两点间电压过大容易损坏电表;
(3)多用电表选择开关旋至“×1”挡时,读数为5.0 Ω. Zx x k
回路中连接了三个完全相同的电学元件,接b、c时Rbc=15 Ω最大,接a、b时,Rab=5 Ω最小,可能每个元件电阻均为5 Ω,即bc间三个元件串联,ab间只有一个元件,ac间有两个电学元件串联,如图甲所示.
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幻灯片 36若每个电学元件电阻均为10 Ω,则Rbc=15 Ω最大,说明bc间有两个元件并联后与一个元件串联;Rab=5 Ω最小,说明ab间有两个元件串联;Rac=10 Ω即说明ac间只有一个元件,如图乙所示.
答案:(1)A (2)短暂 (3)5.0 如解析图
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(2011·大纲全国高考)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:
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幻灯片 38(1)仪器连线如图1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.
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(2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(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.
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(3)将图甲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3位有效数字)
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解析:(1)根据“多用表欧姆挡工作时内置电源正极与黑表笔相连”及“电流表工作时电流应由+接线柱流入”可知表笔a应为黑色.
(2)由于多用表调至×1 Ω挡,据读数规则可知多用表读数为14.0 Ω;电流表读数为53.0 mA;电阻箱读数应为(1×4+0.1×6)Ω=4.6 Ω.
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