人教版 (2019)第十一章 电路及其应用5 实验：练习使用多用电表学案设计

实验:练习使用多用电表

实验必备·自主学习

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。

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。

二、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。

三、实验原理与设计

1.外部构造:

(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。

(2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程。

(3)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。

2.二极管的特点及其电阻测量:晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,一个叫正极,一个叫负极,它的符号如图甲所示。

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。

实验过程·探究学习

实验步骤

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

2.测量电压:

(1)选择合适的直流电压挡量程。

(2)将多用电表与被测电路并联,注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高。

(3)读数时,首先要认清刻度盘上的最小刻度。

3.测量电流:

(1)选择合适的直流电流挡量程。

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

4.测量定值电阻:

(1)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。

(2)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处。

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

(4)测另一电阻时重复(1)(2)(3)。

(5)实验完毕,把表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于 “OFF”挡,若长期不用,应把电池取出。

数据收集与分析

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,读数时应估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。

1.多用电表的选择开关对应的数字含义相同吗?(科学态度与责任)

提示:不相同。当选择开关指向电压挡或电流挡时,其对应的数字代表量程,当选择开关指向电阻挡时,其对应的数字代表倍率。

2.当用多用电表测电阻时,发现指针偏角太大,那么我们是更换大倍率还是小倍率?(科学态度与责任)

提示:指针偏角太大说明电阻示数太小,应换小倍率。

误差分析

1.偶然误差

(1)估读时易带来误差。

(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。

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,要及时更换电池。

(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。

注意事项

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.测电阻时

(1)指针指中值附近较准,否则换挡。

(2)每换一挡必须重新欧姆调零。

(3)读出示数要乘以倍率。

实验研析·创新学习

类型一　多用电表的使用和读数

【典例1】在“多用电表的使用”实验中:

(1)如图1所示为一正在测量中的多用电表表盘,如果用电阻挡“× 100”测量,则读数为________Ω;如果用“直流5 V”挡测量,则读数为________V。 

(2)甲同学利用多用电表测量电阻,他用电阻挡“× 100”测量时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,操作顺序为____________(填写选项前的字母)。 

A.将选择开关旋转到电阻挡“× 1k”的位置

B.将选择开关旋转到电阻挡“× 10”的位置

C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量

D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”

(3)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量,以下操作正确的是________。 

A.将选择开关旋转到合适的电压挡,闭合开关,利用图2的电路测量小灯泡两端的电压

B.将选择开关旋转到合适的电阻挡,闭合开关,利用图2的电路测量小灯泡的电阻

C.将选择开关旋转到合适的电流挡,闭合开关,利用图3的电路测量通过小灯泡的电流

D.将选择开关旋转到合适的电流挡,把图3中红、黑表笔接入电路的位置互换,闭合开关,测量通过小灯泡的电流

【解析】(1)多用电表测电阻选取最上端的欧姆表刻度,根据挡位可知阻值为6×102 Ω;测电压时,由于精度为0.1 V,需要估读一位,根据量程“50”的刻度可知电压为3.60 V。

(2)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小是由于挡位过小,需选取大挡位,进行欧姆调零后再测阻值,故顺序为:A、D、C。

(3)多用电表一定是红表笔电流流入、黑表笔电流流出,图2 是测电压,图3 是测电流,表笔位置正确,故选项A、C正确,B、D错误。

答案:(1)6×102　3.60　 (2)A、D、C(不可以改变顺序)

(3)A、C(可以改变顺序)

用多用电表测电阻时应注意

(1)测电阻时必须把待测电阻从电路中分离出来。

(2)两个调零过程,切记换挡需进行欧姆调零。

(3)读数时应乘以相应的倍率。

(4)合理选择量程,使指针尽可能指在中值附近。

(5)欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读。

(6)电池用旧后,电动势会变小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换电池。

类型二　用多用电表测量二极管的电阻

【典例2】用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点,在生产与生活中得到广泛应用。发光二极管具有单向导电性,正反向电阻相差较大。

(1)某同学先用如图甲所示的多用电表来判断发光二极管的正负极,下列操作正确的是________。 

A.测量前应旋动部件T,使指针对准电流的“0”刻线。

B.测量电阻时,将K旋转到电阻挡的适当位置,然后将两表笔短接时,旋动部件S,使指针对准电阻的“0”刻线。

C.为了使表笔与二极管两端接触良好,应采用如图乙所示的操作,用手指将两表笔与待测电阻的两端压紧进行测量。

D.测量时,若发现指针偏转角度过小(此时旋钮K指在“×100”),为了得到比较准确的测量结果,将K旋转到电阻挡“×1k”的位置。

(2)该同学使用多用电表欧姆挡的“×100”挡来测量二极管的正反向电阻,将红、黑表笔分别与二极管“长脚”和“短脚”接触时,发现指针几乎不动。调换接触脚后,指针偏转情况如图丙所示,由图可读出此时二极管的正向阻值为

__________Ω。 

(3)该同学设计了如图丁所示的电路测量发光二极管的正向

电阻,则发光二极管的“短脚”应与图丁中____________(选填“a”或“b”)端连接。 

(4)按图丁的电路图将图戊中的实物连线补充完整。该同学在开关闭合之前,应将滑动变阻器的滑片滑至__________端(选填“c”或“d”)。 

【解析】(1)测量前应旋动部件S,使指针对准电流的“0”刻线,选项A错误;测量电阻时,将K旋转到电阻挡的适当位置,然后将两表笔短接时,旋动部件T,使指针对准电阻的“0”刻线,选项B错误;测量时,人手不应该与二极管的金属部分接触,选项C错误;测量时,若发现指针偏转角度过小(此时旋钮K指在“×100”),为了得到比较准确的测量结果,将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置,选项D正确;故选D。

(2) 此时二极管的正向阻值为13×100 Ω=1 300 Ω。

(3)二极管的“长脚”为正极,故发光二极管的“短脚”应与图中a端连接。

(4)电路连线如图;在开关闭合之前,应将滑动变阻器的滑片滑至c端。

答案:(1)D　 (2)1 300　 (3)a　 (4)见解析　c 

课堂检测·素养达标

1.用一多用电表进行多次测量,指针指在图中位置,请把相应读数读出。

(1)如果是用直流100 mA挡测量电流,指针位置如①所示,则读数为

________mA; 

(2)如果是用直流2.5 V挡测量电压,指针位置如图①所示,则读数为

________V; 

(3)如果是用倍率“×100”挡测量电阻,指针位置如图②所示,则读数为

________Ω。 

【解析】(1)如果用直流100 mA挡测电流,则应读表盘第二排刻度,再按比例读出示数为64.0 mA。

(2)如果是用直流2.5 V挡测量电压,则最小分度值为0.05 V,其读数为1.60 V。

(3)如果是用倍率“×100”挡测量电阻,则应读表盘第一排刻度,则读为30×

100 Ω=3 000 Ω。

答案:(1)64.0　(2)1.60　(3)3 000

2.某同学利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、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的倍率处。

(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,读出电表示数。 

(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘__________(选填“左侧”“右侧”或“中央”),如果指针偏转过大或过小,应重新选择倍率,并重复步骤(3)、(4)。 

(6)测量完毕,应将选择开关拨离欧姆挡,以切断表内电源,故应将选择开关拨向“OFF”位置。

【解析】(3)将红、黑表笔短接,使指针指在欧姆表表盘的零刻度线处,表示所测电阻为零,称为欧姆调零;

(4)将选择开关拨向欧姆挡,即接通表内电源,此时,红表笔接表内电源的负极,黑表笔接表内电源的正极,因此,测二极管反向电阻时,应将红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极;

(5)使用欧姆表测电阻时,指针指在中央附近较精确。

答案:(3)短接　(4)红　黑　(5)中央

3.某同学在“练习使用多用电表”实验中,实验步骤及相关操作如下:

(1)该同学在使用多用电表前,发现多用电表的指针不在零刻度上,如图甲所示,那么在使用前,他应调节甲图中表盘上的哪一个部件?答:________ (选填“A”或“B)。 

(2)该同学按正确操作步骤测量发光二极管的正反向电阻,测量结果如图乙所示。此时多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”挡位,二极管导通。由此可知,与多用电表红表笔接触的是发光二极管的________极(选填“正”或“负”)。 

(3)测得的二极管的正向电阻值约为________Ω。 

【解析】(1)该同学在使用多用电表前,发现多用电表的指针不在零刻度上,那么在使用前,他应调节甲图中表盘上的A。

(2)二极管加的是正向电压,欧姆表红表笔内部接电源的负极,则与多用电表红表笔接触的是发光二极管的负极。

(3)测得的二极管的正向电阻值约为18.5×10 Ω=185 Ω。

答案:(1)A　(2)负　(3)185