「多用電錶的原理」是人教版高中物理選修3-1第二章第八節的內容,它是電流表、電壓表改裝學完後,研究歐姆表的改裝問題,又是閉合電路歐姆定律的深化和實際應用,學生通過本節課的學習,既能鞏固電學問題的分析思路,加深對閉合電路歐姆定律的理解,又能激發學生的學習興趣,培養學生合作、探究、交流能力,具有很重要的實際意義。
一、多用表的原理
多用電錶是一種多用儀表,一般可用來測量直流和交流電流,直流和交流電壓以及電阻等,並且每種測量都有幾個量程。
(1)測量直流電流、直流電壓的原理和直流電流表、直流電壓表的原理相同。
(2)測量電阻:內部電路原理如圖1所示
其原理是根據閉合迴路的歐姆定律測量,即 I=E/(Rg+r+R+Rx),式中均為定值電阻,不同的Rx 對應不同的電流I(當然電流I和被測電阻Rx不是正比的關係,所以電阻值的刻度是不均勻的)。如果在刻度盤直接標出與電流I對應的電阻Rx值,可以從刻度盤上直接讀出被測量電阻的阻值。
(3)「調零」原理:當兩表筆接觸時,Rx=0,此時電流調到滿偏值 (最大值),對應電阻值為零。
(4)中值電阻:是多用表電阻檔的內阻,當被測電阻Rx=Rg+R+r 時,通過表頭的電流 ,即通過表頭的電流為滿偏電流的一半,此時指針指在刻度盤的中央,所以一般叫電阻檔的內阻稱為中值電阻。
二、多用電錶的使用方法
1.測電壓
(1)選擇直流電壓擋合適的量程,並將選擇開關旋至相應位置.
(2)將多用電錶並聯在待測電路兩端,注意紅表筆接觸點的電勢應比黑表筆接觸點的電勢高.
(3)根據錶盤上的直流電壓標度讀出電壓值,讀數時注意最小刻度所表示的電壓值.
2.測電流
(1)選擇直流電流擋合適的量程,並將選擇開關旋至相應位置.
(2)將被測電路導線拆開一端,把多用電錶串聯在電路中.
(3)讀數時,要認清刻度盤上的最小刻度.
注意:電流應從紅表筆流入多用電錶.
3.測電阻
(1)將選擇開關旋至歐姆擋,此時紅表筆連接表內電源的負極,黑表筆連接表內電源的正極.電流從歐姆表的黑表筆流出,經過被測電阻,從紅表筆流入.
(2)測量步驟:
①選擋:估計待測電阻的大小,旋轉選擇開關,使其尖端對準歐姆擋的合適擋位.
②歐姆調零:將紅、黑表筆短接,調整「歐姆調零旋鈕」,使指針指向「0 Ω」.
③測量、讀數:將兩表筆分別與待測電阻的兩端接觸,指針示數乘以量程倍率即為待測電阻阻值.
④實驗完畢,應將選擇開關置於「OFF」擋或交流電壓最高擋.
4.研究二極體的單向導電性
(1)認識二極體:如圖2所示,它由半導體材料製成,左端為正極,右端為負極.
特點:電流從正極流入時電阻很小(填「很小」或「很大」),而從正極流出時電阻很大(填「很大」或「很小」).
(2)多用電錶測二極體的正反向電阻
①測二極體正向電阻:將多用電錶的選擇開關旋至低(填「低」或「高」)倍率的歐姆擋,調整歐姆零點之後將黑表筆接觸二極體的正極,紅表筆接觸二極體的負極.
②測二極體反向電阻:將多用電錶的選擇開關旋至高(填「低」或「高」)倍率的歐姆擋,調整歐姆零點之後將黑表筆接觸二極體的負極,紅表筆接觸二極體的正極.
三、多用表的讀數方法
1. 歐姆表的讀數方法:(如圖3所示)
指針所指的讀數與倍率相乘即為電阻值。(注意:歐姆檔的刻度線不是從左到右讀得,而是從右到左0、1、2、3、4、5、10……無窮大
測電阻時黑表筆的電勢高 ,中值電阻等於內阻!!)
2. 直流電流和直流電壓的估讀方法:(如圖3所示)
最小分度是「1」的儀器,測量誤差出現在下一位,讀數讀到下一位。
如:最小分度是0.1A的電流表(量程為3A)
最小分度是0.1V的電壓表(量程為3V)
讀數讀到小數點後兩位。
‚最小分度是「2」或「5」的儀器,測量誤差出現在同一位上,讀數讀到這一位。
如:最小分度是0.02A的電流表(量程0.6A),讀到小數點後2位;
最小分度是0.5V的電壓表(量程15V),讀到小數點後1位。
5.注意事項
(1)使用前要觀察指針是否指在「0」刻度線處,否則要機械調零.
(2)電流進出電錶的方向:都是從紅表筆流入,從黑表筆流出.
(3)電壓、電流的讀數要看清選擇開關所選擇的量程,搞清楚每一小格表示多少及應讀到的有效數字位數.
(4)注意:
①測電阻必須把待測電阻隔離.
②合理選擇量程,使指針儘可能指在中值附近.
③如果指針偏角過小,即在錶盤左側刻度密集處,則應換用較大倍率擋位.
④切記換擋需重新進行歐姆調零.
⑤讀數時應乘以相應的倍率.
⑥電池用舊後,電動勢會變小,內電阻會變大,致使電阻測量值偏大,要及時更換電池.
(5)測電學黑箱時,一定要先用大量程電壓擋判斷其內部有無電源,無電源方可用歐姆擋.
(6)測量完成後,應將選擇開關旋至「OFF」處或交流電壓最高擋。(作者為高二年級物理教師)