实验十一 练习使用多用电表

实验十一练习使用多用电表

主干梳理对点激活

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。

1．欧姆表的原理

(1)构造：欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。

(2)工作原理：由闭合电路的欧姆定律I＝

E

R g＋R＋r＋R x

，可知R x与电流I相

对应。

(3)刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻R x＝0)时，调节调零电阻R，使I ＝I g，电流表的指针达到满偏。

①当I＝I g时，R x＝0，在满偏电流I g处标为“0”(图甲)。

②当I＝0时，R x→∞，在I＝0处标为“∞”(图乙)。

③当I＝I g

2时，R x＝R g＋R＋r，此电阻等于欧姆表的内阻，也叫中值电阻(图丙)。

(4)电源极性：红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极。

2．多用电表

(1)外部构造

多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示。

其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有三行刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的，其刻度是不均匀的，从右向左越来越密；中间的刻度线是用于测直流、交流的电流和直流电压，其刻度

”，是交流2.5 V专用，其刻度是分布均匀的；最下面一条刻度线左侧标有“V

～

是不均匀的。多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。

多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插“＋”插孔，黑表笔插“－”插孔，插孔上面的旋钮叫欧姆调零旋钮，用它可进行欧姆调零。另外，在表盘和选择开关之间还有一个指针定位螺丝，即机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针(在不接入电路中时)指在左端“0”刻线。

(2)内部构造

多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，如图所示，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。如图中1、2为电流测量端，其中接1为大量程；5、6为电压测量端，其中接6为大量程；3、4为电阻测量端，其中接4为大倍率。测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端。

(3)多用电表测电流、电压和电阻的原理

①直流电流挡：直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联或混联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表。

②直流电压挡：直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。

③欧姆挡：欧姆挡的几个倍率挡，实际是由同一表头连接在不同电源和电阻的电路中而成的几个倍率不同的欧姆表。

其中单表头多量程测电流、电压的原理参见第八章第2讲电流表和电压表的改装。

3．二极管的单向导电性

(1)晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。

(2)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)。当电流从正极流入时，它的电阻比较小，如图乙所示；当电流从正极流出时，它的电阻比较大，如图丙所示。

(3)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，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。

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。

1．观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。

2．检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。

3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。

4．测小灯泡的电压和电流

(1)按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，测小灯泡两端的电压。

(2)按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。

5．用多用电表测电阻的步骤

(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，使指针指向电阻的零刻度，然后断开表笔，再使指针指向∞刻度处。

(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)选择开关改置“×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。

6．探索黑箱内的电学元件

应用挡位现象判断结果

电压挡两接线柱正、反接时示数均为零无电源欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同电阻欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大二极管欧姆挡指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”电容器欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数电感线圈

(1)若电路中只有断路故障，且只有一处，断路故障的检测方法

①用直流电压挡

a．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源通路，若电压表示数为零，说明电源断路。

b．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断路。

②用直流电流挡

将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。

③用欧姆挡检测

将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。

(2)若电路中只有短路故障，且只有一处，短路故障的检测方法

将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路未被短路或未完全被短路。然后将电压表逐一接到各元件两端，根据电压表示数是否为零，判断各元件是否短路。

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．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01、0.001等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、0.002等，或5、0.5、0.05、0.005等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可，并按二分之一或五分之一估读，即把最小刻度分成二等份或五等份，观察判断指针靠近哪一

个等分线，进而估读到该等分线对应的数值。

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，因此要选用恰当倍率挡位，使指针指在中值附近。

(3)读数时的观察易造成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

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。

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。

(2)刻度不均匀：左密右疏。

(3)欧姆挡是倍率挡，即测量结果等于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，应先从中等倍率开始试测，指针偏角太小，换大倍率挡；指针偏角太大，换小倍率挡。

(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，应使指针指在表盘1

3到

2

3的部分，即中央刻度附近。

2．多用电表使用的“八大注意”

(1)使用前要机械调零。

(2)两表笔在使用时，电流总是“红进”“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。

(4)电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。

(5)刻度线有三行：上为电阻专用，中间为电流、电压直流、交流共用，下为

电压交流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表笔金属杆。

③指针指中值附近较准，不能指在中值附近时换挡。

④每换一挡必须重新欧姆调零。

⑤读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。

(7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡。

(8)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。

考点细研悟法培优

考点1多用电表的使用及读数

例1在练习使用多用电表的实验中。

(1)某同学连接的电路如图所示：

①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；(填元件代号，下同)

②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；

③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压。

(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，下列说法正确的是( )

A ．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小

B ．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量

C ．选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值等于2500 Ω

D ．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大

尝试解答 (1)①R 1 ②R 1和R 2 ③R 2 (2)AD 。

(1)①多用电表调至直流电流挡，与滑动变阻器串联，测的是通过滑动变阻器R 1的电流；②断开电路中的开关，多用电表调至欧姆挡，接在R 1与R 2串联电路的两端，测的是串联部分的总电阻；③多用电表调至电压挡，滑动变阻器的滑片移至最左端，滑动变阻器相当于导线；多用电表与电阻R 2并联，测的是R 2两端的电压。

(2)双手捏住两表笔金属杆，人体与电阻并联，总电阻减小，测量值偏小，故A 正确；测量时若发现指针向右偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，若向左偏离中央刻度过大，则必须增大倍率，重新调零后再进行测量，故B 错误；欧姆表刻度是左密右疏，选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于2500 Ω，大于2000 Ω，故C 错误；欧姆表内的电池使用时间太长，电动势减小，内电阻增大，电池电动势变小、内阻变大时，欧姆调零时，由于满偏电流I g 不变，由公式I g ＝E

R 内，欧姆表内阻R 内得调小，待测电阻的测量值是通过

电流的示数体现出来的，由I ＝E R 内＋R x ＝I g R 内R 内＋R x ＝I g 1＋R x

R 内

，可知当R 内变小时，I 变小，指针跟原来的位置相比偏左，欧姆表的示数偏大，故D 正确。

[变式1] (1)用如图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：

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

(2)如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为______ Ω；若测的是直流电流，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为________ mA；若测的是直流电压，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为________ V。

答案(1)①S③T0刻线④ADC

(2)17004723.5

解析(1)使用前要进行机械调零，使指针指向左边电流的零刻度处，使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零，使指针指向右边电阻的零刻度处。由于测量时，指针从无穷大电阻值开始偏转，偏角过小，说明须增大倍率，使指针指向欧姆表中间刻度附近。

(2)若用“×100”挡测电阻，指针读数为：17.0×100 Ω＝1700 Ω

若用量程100 mA测直流电流，看中排刻度线，此时最小刻度是2 mA，要估读到最小刻度的同一位，并按二分之一估读，指针靠近46 mA和48 mA的“中间线”，所以读数为47 mA。

若用量程50 V测直流电压，看中排刻度线，此时最小刻度是1 V，要估读到最小刻度的下一位，读数为23.5 V。

考点2欧姆表的原理

例2某兴趣小组自制了一个多量程的欧姆表，其电路图如图甲所示。其中电池的电动势E＝1.5 V，内阻可忽略不计；表头G量程I g＝60 μA，内阻R g＝2 kΩ，表头的表盘如图乙所示。

(1)①开关S1拨至“×1 k”挡，将滑动变阻器R0滑片调到最左端。

②将红、黑表笔短接，此时表头的读数如图乙所示，该读数为________ μA。由此可知，滑动变阻器R0的最大阻值为________ kΩ(结果保留两位有效数字)。

③调节滑动变阻器R0的滑片位置，使电流表指针满偏。

④将被测电阻R x接在红、黑表笔之间，此时电表指针指向20 μA处，则该被测电阻的阻值为________ kΩ(结果保留两位有效数字)。

⑤根据上述原理，将表头的电流刻度改成与之相对的电阻值刻度，即做成一个欧姆表。

(2)图中R 3的阻值为________ kΩ(结果保留三位有效数字)。

(3)电池使用一段时间后电动势E 减小为1.44 V ，改装后的欧姆表仍可以调零。若某次测量结果的读数为50 kΩ，则该被测电阻的真实阻值是________ kΩ；若测量结果的读数为25 Ω，则该被测电阻的真实阻值是________ Ω。(结果均保留两位有效数字)

尝试解答 (1)②48 29 ④50 (2)2.78 (3)48 24。

(1)②将红、黑表笔短接，此时表头的读数为48 μA 。由此可知，滑动变阻器

R 0的最大阻值为R 0＝E I －R g ＝ 1.548×10

－6 Ω－2000 Ω≈29 kΩ； ④当电流表指针满偏时：I g ＝

E R 内；当电表指针指向20 μA 处时：13I g ＝E R 内＋R x ，解得R x ＝50 kΩ。

(2)由以上计算可知，当电表指针指向20 μA 处时，此时欧姆表内阻R 内两端

电压为U G ＝13E ＝0.5 V ，当在“×1 k ”位置时，对应的待测电阻为50 kΩ，可知

当在“×100”位置时，对应的待测电阻为R x ＝50×100 Ω＝5 kΩ，此时R x 两端电

压为U ＝E －U G ＝1 V ；则电流为I ＝U R x

＝1 V 5 kΩ＝0.2 mA ，此时通过R 3的电流为I 3＝I －I G ＝200 μA －20 μA ＝180 μA ，则R 3＝U G I 3＝0.5180×10－6

Ω≈2.78 kΩ。 (3)若电池电动势为E ＝1.5 V 时，调零后：I g ＝

E R 内；若电池电动势为E ′＝1.44 V 时，调零后：I g ＝E ′

R 内′；当测量某电阻R x 时，则I ＝

E R 内＋R x 测＝E ′R 内′＋R x 真；联立可得R x 测E ＝R x 真E ′

，当R x 测＝50 kΩ时，代入解得R x 真＝48 kΩ；当R x 测＝25 Ω时，代入解得R x 真＝24 Ω。

[变式2]某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制开关S 和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率，所用器材如下：

A．干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω；

B．电流表G：满偏电流I g＝1 mA，内阻R g＝150 Ω；

C．定值电阻R1＝1200 Ω；

D．电阻箱R2和R3：最大阻值999.99 Ω；

E．电阻箱R4：最大阻值9999 Ω；

F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干。

(1)该实验小组按图a正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝________ Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧

姆表的内阻R

内，则R

内

＝________ Ω，欧姆表的倍率是________(填“×1”或

“×10”)。

(2)闭合开关S：第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝________ Ω且R3＝________ Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；

第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b 所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为________ Ω。

答案(1)149.51500×10

(2)14.5150100

解析(1)由闭合电路欧姆定律可知，

欧姆表的内阻为：R内＝E

I g ＝1.5

0.001Ω＝1500 Ω，

则R2＝R内－R1－R g－r＝1500 Ω－1200 Ω－150 Ω－0.5 Ω＝149.5 Ω。

中值电阻应为1500 Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，多用电表用开关S变换挡位，开关S断开与闭合时相比，干路允许的最大电流较

小，由欧姆定律知欧姆表内阻较大，测量的中值电阻较大，故S断开时欧姆表倍率应为“×10”。

(2)为了得到“×1”倍率，应让G满偏时对应的欧姆表内阻R内′为150 Ω；

电流为：I1＝1.5

150A＝0.01 A；

此时表头中电流应为I g＝0.001 A；则与之并联电阻R3中电流应为：I3＝I1－

I g＝0.01 A－0.001 A＝0.009 A，并联电阻R3为：R3＝I g(R g＋R1)

I3

＝

0.001×(150＋1200)

0.009Ω＝150 Ω；R2＋r＝E－I3R3

I1

＝

1.5－1.35

0.01Ω＝15 Ω，

故R2＝15 Ω－0.5 Ω＝14.5 Ω；图示电流为I示＝0.60 mA；

则总电阻为：R总＝E

I1′＝E

10I示

＝1.5

6×10

3Ω＝250 Ω，

故待测电阻为：R测＝R总－R内′＝250 Ω－150 Ω＝100 Ω；

故对应的刻度应为100 Ω。

考点3利用多用电表探测黑箱内元件、检测电路故障

例3如图1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。

(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图2中多用电表的________(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________(填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。

(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2所示。

请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。

两表笔接的接点多用电表的示数

a、b ________ Ω

a、c 10.0 Ω

b、c 15.0 Ω

(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零装置为A。

(2)使用多用电表进行测量时，为保证电表不被损坏，往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表。

(3)黑箱中无电源且每对接点间正、反阻值相等，故为电阻元件，由多用电表读数可知所缺数据为5.0 Ω。由a、b间电阻为5 Ω，a、c间为10 Ω，b、c间为

15 Ω知，电路为a、b间5 Ω的电阻与a、c间10 Ω电阻串联而成，电路图如答案图所示。

[变式3－1]用多用电表探测如图所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G 两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔接E点，红表笔接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是下图中的()

答案 B

解析E、G和F、G间有电压，E、F间无电压，说明电源在G和结点之间；黑表笔接E，红表笔接F，电阻很小，反接时电阻很大，说明E、F间接有二极管，当电流方向从E到F时，二极管导通，只有B正确。

[变式3－2]某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。

维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c 点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________ V，说明________(填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。