2013年高中物理教程选修3-1课件 2-8

第二章恒定电流第八节多用电表课堂互动探究课后巩固提升课前自主学习典例分析课标解读（学生用书P77）1.了解欧姆表的结构和刻度特点，理解欧姆表测电阻的原理．2．通过实验操作学会使用多用电表测电压、电流和电阻．3．掌握用多用电表测二极管的正、反向电阻，会使用多用电表探索简单黑箱中的元件及连接方法.课前自主学习（学生用书P77）一、欧姆表1．改装原理：，它是由改装而成的．2．内部构造由、和三部分组成．二、多用电表用途：共用一个表头、可分别测量、、等物理量．闭合电路欧姆定律电流表表头电源可变电阻电流电压电阻三、多用电表的使用1．测电压．选择直流电压挡合适的，将电表与被测电路，并注意电表的极性．2．测电流．选择直流电流合适的，将被测电线导线卸开一端，把多用电表在电路中，读数时，首先要认清刻度盘上的．量程量程并联串联最小刻度3．测电阻．将选择开关扳到挡上，此时红表笔连接表内电源的极，黑表笔连接表内电源的极，选择合适的量程，先进行，然后测量．测量完毕，应把选择开关旋转到挡．欧姆负正调零OFF4．二极管的特点及其电阻测量．(1)二极管的符号为，它是由材料制成，有两个极．(2)电阻测量：使用多用电表的欧姆挡，测正向电阻时，将多用电表的表笔与二极管的正极接触，多用电表的___表笔与二极管的负极接触，二极管的正向电阻；将多用电表的表笔与二极管的正极接触，多用电表的__表笔与二极管的负极接触，二极管的反向电阻，二极管具有性．半导体黑红较小较大单向导电红黑知识梳理图（学生用书P77）课堂互动探究（学生用书P77）一、欧姆表1．工作原理．欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图所示，G是电流表(表头)，内阻为Rg，满偏电流Ig，电池电动势E，内阻为r，电阻R是可变电阻，也叫调零电阻．当红、黑表笔相接时(如图①所示)相当于被测电阻Rx＝0，调节R的阻值使ER＋Rg＋r＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为刻度的零点，(r＋Rg＋R)是欧姆表的内阻．当红、黑表笔不接触时(如图②所示)，相当于被测电阻Rx＝∞，电流表中没有电流，表头指针不偏转，此时指针所指位置是刻度的“∞”点．当红、黑表笔接入被测电阻Rx时(如图③所示)，通过表头的电流I＝ERg＋r＋R＋Rx，改变Rx，电流I随之改变，每个Rx都对应一个电流值．在刻度盘上直接标出与I值相对应的Rx，就可以从刻度盘直接读出被测电阻的阻值．当Rx＝Rg＋r＋R时，I＝Ig2，指针半偏，令欧姆表内阻R内＝Rg＋R＋r，则当指针半偏时表盘的中值电阻R中＝R内＝Rg＋R＋r.2．欧姆表的读数．(1)当欧姆表未接入电阻，处于断路状态，即Rx→∞时，电路中没有电流，指针不偏转，故刻度盘最左端为∞处，故当电路接入电阻后如偏转角度很小，表明被测电阻较大．(2)当欧姆表表笔直接相连，即Rx＝0时，电路中电流最大，指针满偏，故电阻零刻度在最右端满偏电流处．(3)Rx与I是非线性关系，故电阻挡表盘刻度不均匀从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度是电流最大刻度，电阻“∞”刻度是电流零刻度．二、多用电表1．多用电表的原理．(1)多用电表内部构造及测量原理．上图是简化的多用电表电路图．它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成．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应的测量端．使用时，电路只有一部分起作用．(2)测直流电流和直流电压的原理，就是电阻的分流和分压原理，其中转换开关接1或2时测直流电流；接3或4时测直流电压；转换开关接5时，测电阻．(2)量程选择．在原理上，利用欧姆挡可测量从0～∞的电阻阻值，由于其刻度线分度的变化是非线性的，且高阻区的刻度较密电阻值不易读准，误差大；而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大．所以，测量时必须选择合适的挡，使表头指针尽可能停在中心值R中的附近，一般在0.1R中～10R中的刻度范围内，读数较为准确．若发现指针偏转角较小，应换大倍率的挡；反之，则换小倍率的挡．测电压、电流时，则应使指针偏角尽可能大，这样相对误差较小．(3)欧姆调零．对于不同的欧姆挡，其内阻都是不相同的，因此用它测电阻时，每次换挡后和测量前都必须将两表笔短接，进行一次欧姆调零(注意：电阻挡的零位在刻度的右端)以防止测量时产生零误差．若调零时，发现指针总调不到零位，说明电池的电能不足，应调换电池．否则会因电池电动势变小，内阻增大，使测量结果不准确．(4)严禁在有电流流过的电阻上测阻值．在测电阻前，必须将待测电阻与电源断开，否则相当于在欧姆挡内又加了一个电源，这不仅会影响测量结果，还可能损坏表头．(5)防止其他电阻并入．测量焊接在电器设备中的电阻前，一般须将待测电阻的一端焊下，以免受电路中其他并联电阻的影响，从而使读数变小；同理，在测量单独的高值电阻时，也不应用两手分别将两表笔的金属端与待测电阻的两端捏在一起，以防止将几百千欧的人体电阻并入．(6)读数．指针稳定后才能读数，且应将表针示数乘以选择开关所指的倍数，如转换开关对准的位置是R×1K，示数应×1000，方是被测电阻的欧姆数．电压、电流的读数同样要看清选择开关选择的量程．(7)注意表笔极性．在测量一些有极性元件的等效电阻时(如晶体管电解电容等)必须注意表笔的极性．插入正插孔的红表笔与欧姆挡内电池的负极相连，为负表笔；插入负插孔的黑表笔与欧姆挡内电池的正极相连，为正表笔．若用多用电表来测电流、电压时，表盘上的“＋”、“－”号相当于电流表、电压表的正、负接线柱．(8)不能直接测额定电流、电压小的元件．对于高灵敏度表头(如灵敏电流表)，允许通过的电流很小，很容易烧坏，所以不能直接利用欧姆挡测内阻(课本上利用半偏法测之)；另外，欧姆挡的高阻挡≥R×10K，一般均采用9V～225V的电池，所以，也不能直接用来测耐压低的元件．(9)选择开关的安全位置．多用电表在使用完毕后，应将挡位选择开关旋至交流电压最高挡，使多用电表相当于一个阻值较大的电阻(或OFF挡)，或者拔出表笔，以防止在欧姆挡时两表笔短接而白白消耗电池．(10)长期不用时，应取出电池，以防止电池漏电；安装电池时，应注意电池极性和额定值，确保安装正确．3．实验：学会使用多用电表．(1)测量直流电压．①将功能选择开关旋到直流电压挡．②根据待测电压的估计值选择量程，如果难以估测待测电压值，应按照从大到小的顺序，先将选择开头旋到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量．③测量时，用红、黑测试笔使多用电表跟小灯泡L并联，注意使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图所示．④根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数．(2)测量直流电流．①多用电表直流电流挡与电流表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联．②红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔．测量时，使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源正极相接的一端)，从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)．如图所示．③多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流．④测电流时，选择适当的量程，使表针偏转尽量大一些，测量结果比较准确．(3)测二极管的正反向电阻．①关于晶体二极管．晶体二极管是用半导体材料制成的，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，电路导通如实验如图①所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止如实验如图②所示．②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电阻挡调零后，将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管的负极，稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻R1.③测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1K”)，变换挡位之后，须再次把两表笔短接调零，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，稳定后读取示数乘上倍率(例如1K)求出反向电阻R2.注意当R1与R2相差很大时，说明二极管质量较好；当R1与R2相差较小时，说明二极管质量不好．如果R1与R2均较小，可能二极管短路；如果R1与R2均较大，可能二极管断路.典例分析（学生用书P79）一、对欧姆表原理的理解例1如图为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的固定电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝1.5V，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是()A．30kΩ～80kΩB．3kΩ～8kΩC．300kΩ～800kΩD．3000kΩ～8000kΩ解析当红、黑表笔短接调零时Ig＝ER＋rg＋R0，R＋Rg＋R0＝EIg＝1.5300×10－6Ω＝5000Ω.使用欧姆表读数时在中值电阻5kΩ左右读数最为准确，所以能准确测量的阻值范围为3kΩ～8kΩ.答案B名师点拨欧姆表的刻度盘的刻线是不均匀的，采用的是中值刻度法来标注刻度值，所以指针越接近刻度盘的中央，读数越准确，所以使用欧姆表时应选择合适的倍率，尽可能使指针摆到欧姆刻度盘的中央位置附近，这样测量精度才能提高.[巩固练习]1．若某欧姆表表头的满偏电流为5mA，内装一节干电池，电动势1.5V，那么欧姆表的内阻为____________Ω，待测电阻接入红、黑表笔之间时，指针指在满刻度的34处，则待测电阻的阻值为____________Ω.解析将红黑表笔短接，调整调零电阻的阻值，当电流满偏时，Ig＝ERg＋r＋R0，欧姆表的内阻R内＝Rg＋r＋R0＝EIg＝1.55×10－3Ω＝300Ω.当电流为34Ig时，有34Ig＝ER内＋Rx解得Rx＝100Ω.答案300100二、欧姆表的使用例2欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用和连接，正确的叙述是()A．测电阻前要使红黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零B．红表笔与表内电池正极相连接，黑表笔与表内电池负极相连接C．红表笔与表内电池负极相连接，黑表笔与表内电池正极相连接D．测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大解析每次测量电阻之前都要进行电阻调零，所以A正确；由欧姆表内部结构可知B错误，C正确；测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻值越小，故D错误．答案AC名师点拨欧姆表的刻度盘的零刻线在最右侧，最大值的刻线在最左侧，而表头指针的偏转角度与电流成正比，电流越大，指针偏转角度越大，所指示的电阻值越小，为了保证用多用电表测电压、电流、电阻时指针偏转方向一致，即从左向右偏，则测电阻时，红表笔接表内电源的负极，黑表笔接表内电源的正极.[巩固练习]2．如图所示，在用多用电表测量直流电压U和测量电阻R时，若红表笔插入多用电表的正(＋)插孔，则()A．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表B．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表C．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表D．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表解析本题图为多用电表的示意电路图，无论是测电压U还是测电阻R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项B正确．答案B三、利用多用电表探测黑箱内的电学元件例3“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件．为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测．第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转；第二步：用电阻×100Ω挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图中所示．(1)第一步测量结果表明盒内______________．(2)下图(左)给出了上图中①和上图②中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_______