電學實驗-電表改裝與多用電表

1、高中物理 電學實驗專題（一）一、測量儀器的讀數(shù)（一）讀數(shù)基本原則：1. 一切測量都存在誤差，測量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就相應(yīng)讀到哪一位，直接測量中讀出的測量值的 有效數(shù)字的最后一位要與讀數(shù)誤差所在的一位對齊。2. 凡是分度值是一個單位的，如“1mm”、“1ma”、“0.1 a”等，讀數(shù)估讀到分度值的下一位。3. 凡是分度值是2或5個單位的，如“2n”“0.02a ”、“0.5v”等，讀數(shù)精確到分度值本位。電流表選擇03a量程時讀數(shù)是a；選擇00.6a量程時讀數(shù)是ao電壓表選擇03v量程時讀數(shù)是v；選擇015v量程時讀數(shù)是vo我是華麗的分割線電流表選擇03a量程時讀數(shù)是a；選擇00.6a量程時讀

2、數(shù)是ao電壓表選擇03v量程時讀數(shù)是v；選擇015v量程時讀數(shù)是voocjh11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1f 1 1 1 1 1 1 1 1 ,1 1 1 11111 1 10510（1）讀數(shù)cm110111111111±ll11) 12 (cm)11111111illi1iiii10 10 20（3）讀數(shù)56illi 1,1,1,1,111,1,1,1,111111 pl lllf11110510(2) 讀數(shù)讀數(shù)留意：莫將標尺左邊緣看做0零度線；標尺部分乘積末位為0的記得保留有效數(shù)位。（三）螺旋測微器（千分尺）的讀數(shù)1. 螺旋測微器的構(gòu)造：測砧a、測微螺桿

3、p、尺架f、止動旋鈕_、固定刻度s、可動刻度h、粗調(diào)旋鈕k、微調(diào)旋鈕k， 2 .螺旋測微器的原理：螺旋測微器的螺距是鋰mm,可動刻度一周為盤格；旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿p前進或后退0.5 mmo因此，可動刻度h每轉(zhuǎn)過1格，測微螺桿p前進或后退0.01 mmo3.螺旋測微器的讀數(shù)：區(qū)惹ij度的讀數(shù)（mm） +可動刻度上的格數(shù)（估讀一位）x精確度0.01 mm| 讀數(shù)時需要注意半毫米刻度線是否露出。例題2、一位同學用螺旋測微器測量甲、乙、丙三根金屬導線的直徑，其示數(shù)如圖4所示,則金屬導線的直徑分別為:0.甲r20怎10二、電表改裝常用的電流表和電壓表都是由小量程的電流表g （表頭）改裝而成的，表頭

4、內(nèi)阻巴，滿偏電流站， 滿偏電壓ug, ug=igrg ； ig越小，表頭的靈敏度就越高。（1）表頭改裝為電流表（擴大量程）一一并聯(lián)小電阻欲用該表頭測量超過其量程ig的電流，就必須擴大它的量程。表頭的內(nèi)阻rg般很小，擴大量程的 方法是在表頭上并聯(lián)一個分流電阻久（如圖a所示）。使超量程部分的電流從分流電阻&上流過，而表頭仍保持原來允許流過的最大電流i*圖屮虛線框內(nèi)由表頭g和rs組成的整體就是改裝后的電流表。設(shè)表頭改裝后的量程為i，根據(jù)歐姆定律得:若：i = nlg則:r$ =圖a改裝電流表原理圖當表頭參量ig和rg確定后，根據(jù)要擴大量程的倍數(shù)"，可計算出需要并聯(lián)的分流電阻實現(xiàn)電流

5、表的擴程。改裝為電流表的量程越大，表頭需要并聯(lián)的電阻；可見改裝為量程更大的電流表后，新電流表的內(nèi)阻比原來表頭的內(nèi)阻更小。（2）表頭改裝為電壓表一一串聯(lián)大電阻表頭的電壓量程為igrg,雖然可以直接用來測量電壓，但是電壓量程igrg很小，不能滿足實際需要。 為了能測量較高的電壓，必須擴大它的電壓量程。方法是在表頭上串聯(lián)一個分壓電阻/?（如圖b所示）。 使超出量程部分的電壓加在分壓電阻兒,上，表頭上的電壓仍不超過原來的電壓量程igrg。設(shè)表頭的量程為ig，內(nèi)阻為r莒，欲改成的電壓表的量程為v, 由歐姆定律得：is（rrh）= vv可得：rh=t_r&可見，要將量程為ig的表頭改裝成量程為v的

6、電壓表，須在表頭上串聯(lián)一個阻值為/?的附加電阻。圖b改裝電壓表原理圖同一表頭，串聯(lián)不同的分壓電阻就可得到不同量程的電壓表。改裝為電壓表的量程越大，表頭需要串聯(lián)的電阻:例題3、有一靈敏電流計g,滿偏電流是1ma,內(nèi)阻r=100qo （結(jié)果保留兩位小數(shù)）（1） 改裝成量程是0.6a的電流表，需要聯(lián)一個阻值為q的電阻ri；（2）改裝成量程是15v的電壓表，需要聯(lián)一個阻值為q的電阻r2;（3）若在（1）改裝后的電流表基礎(chǔ)上再改裝成量程3v的電壓表，需要串聯(lián)一個電阻r3,則r3的阻值是【變式3】)（2015北京）如圖所示，其中電流表a的量程為0.6a,表盤均勻劃分為30個小格，每一小格 表示0.02a；

7、 r1的阻值等于電流表內(nèi)阻的1/2； r2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍，若用電流表a 的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是（a. 將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.04ab. 將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.02ac. 將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.06ad. 將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.01a三、多用電表的使用（一）多用電表測量電流.電壓1. 使用前應(yīng)觀察指針是否指在刻度盤端的零刻度線處。如果不在，就應(yīng)該進行機械調(diào)零。機械調(diào)零：用小螺絲刀輕旋表頭正下方中央處的調(diào)零螺絲，使指針指在左端零刻度線處°2. 根據(jù)被測物理量及其數(shù)量

8、級將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。3. 電壓、電流的測量連接方法如圖21所示:21（1）測量電壓時，跟電壓表一樣，應(yīng)把多用電表聯(lián)在被測電路兩端。對于直流電，用表筆接電勢較高的點，用表筆接電勢較低的點（如圖21甲所示）；（2）測量電流時，跟電流表一樣，應(yīng)把多用電表聯(lián)在被測電路屮，對于直流電，必須使電流從表筆流進，從表筆流出來（如圖21乙所示）；（3）讀數(shù)時還要注意選用刻度盤上對應(yīng)的量程刻度。檔位讀數(shù)刻度線備注直流電流檔（dca）第二條刻度線根據(jù)所選量程 重新劃分刻度 線的分度值直流電壓檔（dcv）第二條刻度線交流電壓檔（acv）交流1ov：第三條刻度線交流2.5v：第四條刻度線（只冇三條也讀第三條）

9、交流電壓其它量程：第二條刻度線歐姆檔（q）第一條刻度線（二）歐姆表的原理歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的。它的原理如圖22所示。g是電流表（表頭），內(nèi)阻為滿偏電流為1汀 電池的電動勢為e,內(nèi)阻為r。電阻r是可變電阻，也叫 調(diào)零電阻。 當紅、黑表筆相接時（圖22a）,相當于被測電阻rx=0,調(diào)節(jié)r的阻值，使電流表的電流達到滿偏電 流，刻度盤上指針在滿偏處定為歐姆表的零刻度。 當紅、黑表筆不接觸時（圖22b）,指針所指的位置是刻度的 8 點。p 當紅、黑表筆間接入被測電阻rx時（圖22c）,通過表頭的電流為：1=。改變心，電流（r+r+rg）+rxi隨著改變，每個&值都對應(yīng)一個電流i值

10、。在刻度盤上直接標出與i值對應(yīng)的rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值。圖22黒表筆紅表筆 黒表筆注意：（1）歐姆表的零刻度在電流滿偏刻度處,而左邊電流零刻度處的電阻為無窮大。（2）由于電流i與rx的非線性關(guān)系，歐姆表的刻度是非均勻的，右左。（3）當rx=r+r+r匚時，1=,指針指在，也正是這個原因，歐姆表的內(nèi)阻也8 2叫中值電阻 。（4）由于歐姆表的上述特點，在測量時，為了減小誤差，應(yīng)使指針在中間左右的位置區(qū)域i 21 a 一般二一,可通過調(diào)整適當?shù)臋n位達到要求。i 33丿（三）多用電表測電阻1. 使用歐姆擋時，在選好倍率后，必須進行歐姆調(diào)零。方法是：將紅、黑表筆,調(diào)節(jié)旋鈕，使指針

11、指在 右端零歐姆 刻度線處。2. 測電阻的操作步驟是：（1）選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級，如估計值為200。就應(yīng)該選x10的倍率；（2）進行歐姆調(diào)零；（3）將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量；（4）將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。（5）將選擇開關(guān)扳到off或交流電壓最高擋。注意：換用歐姆檔的另一個量程時，需要重新調(diào)整 歐姆調(diào)零旋鈕,才能進行測量。 使用多用電表時，兩只手只能握住表筆的絕緣棒部分，不能接觸表筆上的金屬部分。 用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太?。粗羔標傅目潭戎堤螅?，應(yīng)該倍率重新調(diào)零后再測；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大（即指針所指的刻度值太?。?，應(yīng)該倍率重新調(diào)零后再測。3.

12、實驗結(jié)束后，應(yīng)將多用電表選擇開關(guān)扳到或擋。長期不使用多用表時，要把表筆從插孔里拔出，并ii把表內(nèi)電池取出。例題4、如圖24所示的實驗電路。(1) 為了粗測“2.5v 0.6w”小電珠的電阻，必須將開關(guān)斷開。把多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“ x q ”擋；進行歐姆調(diào)零后，將紅、黑表筆分別與小電珠兩極相接觸，測得 小電珠的阻值如圖25所示，其讀數(shù)為q。(2) 將選擇開關(guān)置于直流電壓檔，閉合si、s2,此時測得的是兩端電壓。(3) 為了測量小電珠的電流，應(yīng)將選擇開關(guān)置于直流電流檔，閉合開關(guān),斷開開關(guān),然后將紅、黑表筆分別接s2的左、右接線柱。(4) 如圖25所示，如果選擇10ma直流電流檔，讀數(shù)為ma；如

13、果選擇2.5v直流電壓檔，讀數(shù)為v；如果選擇x 10歐姆檔，讀數(shù)為q。考題3訓練(b)1. (2015全國1)圖(a)為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其小虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。ri和r2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3ma；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10ma。由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出 ri =g, r2 =qo(2) 現(xiàn)用一量程為3ma、內(nèi)阻為150q的標準電流表對改裝電表的3 ma擋進行校準，校準時需選取 的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mac電池的電動勢為l5v,內(nèi)阻忽略不計；定值電阻ro有兩 種規(guī)格，阻值分別為300q和100

14、0q；滑動變阻器r有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750q和30000。則ro應(yīng)選用阻值為q的電阻，r應(yīng)選用最大阻值為q的滑動變阻器。(3) 若電阻&和r2屮有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖的電路可以判斷出損壞的電阻。圖(b) 中的r'為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)丿報線框內(nèi)的電路。則圖屮的d點應(yīng)和接線柱(填“b”或“c”)相連。判斷依據(jù)是：o拓展：若校準時發(fā)現(xiàn)比標準電流表的偏轉(zhuǎn)小，若用此改裝的電流表進行測量，則測量值比真實值(“偏大”、“偏小”)，應(yīng)該如何調(diào)整為準確的電流表：2. (2013全國ii)某同學用量程為1ma、內(nèi)阻為120q的表頭按圖(a)所示電路改裝

15、成量程分別為iv和 1a的多用電表。圖中心和r2為定值電阻，s為開關(guān)。回答下列問題：圖(a)(1) 根據(jù)圖(a)所示的電路，在圖(b)所示的實物圖上連線。(2) 開關(guān)s閉合時，多用電表用于測量(填“電流”、“電壓，或“電阻”)；開關(guān)s斷開時，多用電表用于測量(填“電流”、“電壓”或“電阻”)。(3) 表筆a應(yīng)為 色(填“紅”或“黑”)。(4) 定值電阻的阻值心= g，r2=qo (結(jié)果取3位有效數(shù)字)3. (2013全國i)某學生實驗小組利用圖36 (a)所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“ xlk” 擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表、電壓表：量程5v,內(nèi)阻十幾千歐、滑動變阻

16、器：最大阻值5kq、導線若干。£ (a)回答下列問題:圖(b)圖(c)圖36(1) 將多用電表擋位調(diào)到電阻“xlk”擋再將紅表筆和黑表筆,調(diào)零點。(2) 將圖36 (a)屮多用電表的紅表筆和 (填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3) 將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖36 (b)所示，這時電壓表的示數(shù)如圖36(0)所示。多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為kq和v(4) 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零，此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kq和4.00v。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為kqo(5) 多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電

17、池、一個理想電流表 和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖(36d)所示。根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算 可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為v,電阻“xlk”檔內(nèi)部電路的總電阻為kq o4. （2016上海）在“用多用表測電阻、電流和電壓”的實驗屮（1）（多選題）用多用表測電流或電阻的過程屮，正確的是（a）在測量電阻時，更換倍率后必須重新進行調(diào)零（b）在測量電流時，更換量程后必須重新進行調(diào)冬（c）在測量未知電阻時，必須先選擇倍率最大擋進行試測（d）在測量未知電流時，必須先選擇電流最大量程進行試測v；若選擇開關(guān)處于“xlo”擋,（2）測量吋多用表指針指在如圖所示位置。若選擇開關(guān)處于“10v”擋，其讀數(shù)為拓展：若使

18、用多用電表的歐姆檔“x10”倍率的檔位測量某電阻的阻值，讀數(shù)是“ 10.0”，此時指針剛好是滿偏的五分之三，可得到歐姆表此倍率對應(yīng)的內(nèi)部總電阻為o5. （2016-海南卷）某同學改裝和校準電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。（1）己知表頭g滿偏電流為100 pa,表頭上標記的內(nèi)阻值為900 qo ri、r2和r3是定值電阻。利用r】 和表頭構(gòu)成1ma的電流表，然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。若使用a、b兩個接線柱，電壓表 的量程為iv；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3 vo則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)ri=q, r-2=q，r-3=qo（2）用量程為3 v,內(nèi)

19、阻為2 500 q的標準電壓表對改裝表3 v擋的不同刻度進行校準。所用電池的電動勢e為5 v；滑動變阻器r有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 q和5 kd為方便實驗中調(diào)節(jié)電壓， 圖中r應(yīng)選用最大阻值為q的滑動變阻器。（3）校準時，在閉合開關(guān)s前，滑動變阻器的滑動端p應(yīng)靠近 （填“m”或“n”）端。（4）若由于表頭g上標記的內(nèi)阻值不準，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭g內(nèi)阻的真實值 （填“大于”或“小于”）9006. （2015 ±海）如圖是一個多用表歐姆檔內(nèi)部電路示意圖。電流表滿偏電流0.5ma.內(nèi)阻10q；電池電動勢1.5v、內(nèi)阻1q：變阻器凡阻值0-5000qo（

20、1）該歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5v刻度的，當電池的電動勢下降到1.45v、內(nèi)阻增大到4q時仍可調(diào)零。調(diào)零后r）阻值將變 （選填“大”或“小”）;若測得某電阻阻值為300q,則這個電阻的真實值是q（2）該歐姆表換了一個電動勢為1.5v,內(nèi)阻為10q的電池，調(diào)零后測量某電阻的阻值，其測量結(jié)果 （選填“偏大”或“偏小”或“準確”）7. 一直流電壓表，量程為iv,內(nèi)阻為1 000g，現(xiàn)將一阻值為5000-7000q之間的固定電阻&與此電壓 表串聯(lián)，以擴大電壓表的量程。為求得擴大后量程的準確值，再給定一直流電源（電動勢e為6-7 v, 內(nèi)阻可忽略不計），一阻值7?2=2000q的固定電

21、阻，兩個單刀開關(guān)si、s2及若干線，s：（1）為達到上述目的，將答題卡上對應(yīng)的圖連成一個完整的實驗電路圖。（2）連線完成以后，當s與s2均閉合時，電壓表的示數(shù)為0.90 v；當si閉合，s?斷開時，電壓表的示數(shù)為0.70 v,由此可以計算出改裝后電壓表的量程為v,電源電動勢為v.8. 圖示為簡單歐姆表原理示意圖，其屮電流表的滿偏電流/產(chǎn)300/a,內(nèi)阻傀=100q,可變電阻/?的最大阻值為10kg,電池的電動勢e=1.5v,內(nèi)阻尸0.5q,圖屮與接線柱a相連的表筆顏色應(yīng)是色，接正確使用方法測量電阻砥的阻值時，指針指在刻度盤的正屮央，則他=kq。若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小，內(nèi)阻變大

22、，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述他其測量結(jié)果與原結(jié)果相比較 （填“變大”、“變小”或“不變”）。參考答案例 1、2.30a0.46a ； 2.35v11.7v游標卡尺讀數(shù)：(1) 1.14(2) 54.5mm例 2. 2.150 ,0.618 ,1.496例 3、(1)并聯(lián) 0.17(2)串聯(lián) 14900變式 1、2.50a(3) 101.70mm(3) 4.83q0.50a ；2.00v10.0v(4) 23.22mm變式3. c【解析】當接線柱1和2入電路時，心與電流表并聯(lián),并聯(lián)后等效電阻為原來電流表電阻1/艾量程擴人為原來的3倍, 每個小格表示的電流應(yīng)該是0. 06ao a、b選

23、項錯誤；當接線柱1和3連入電路時，e與電流表并聯(lián)再整體與乩串聯(lián)，但串聯(lián)電阻對屯流表戢程無影響，每個小格衣示的電流仍然是0. 06a,故選項c正確。例4：s2 （填“s和s?”也可），1, 8.0；（填8也可）小電珠，si，s2 （4） 6.6 ,1.65 ,80練習使用多用電表（）1.左，左端零刻線3. （1）并，紅，黑（2）串，紅，黑（二）調(diào)零電阻，零刻度，“oo”。（1）電流滿偏刻度（最右邊），無窮大（2）疏，密 （3）正中央，中值（三）1.短接，歐姆調(diào)零旋鈕，右端零歐姆 2.歐姆調(diào)零 增大，減小 3. “off”，交流電壓最高【考題訓練】1. （9 分） （1）1535（2）300300

24、0（3） c閉合開關(guān)時，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是ri;若電表指針不動，則損壞的 電阻是r2拓展：偏大增大與亳安表表頭并聯(lián)的電阻阻值2. （1）連線如圖所示2分（2）電流電壓2分(3)黑1分(4) 1.008802分3. (1)短接(2) 1(3) 15.0 3.60(4) 12.0(5) 9.00 15.04.【答案】（1）ad (2) 5.-4；小于【解析】（1）多用電表測量電阻時，更換倍率后都必須重新進行歐姆調(diào)零，選項人正確；測量電流前需要 進行機械調(diào)零，更換量程時不需要進行再次調(diào)零，選項b錯誤；在測量未知電阻時，必須先用電壓表測試 電阻內(nèi)是否帶有電源，再大致估計電阻大小選擇大致倍率

25、，故選項c錯誤；在測量未知電流時，必須選擇 電流最大量程進行試測，避免電表燒壞，故選項d正確。（2）若選擇開關(guān)處于"10 v”擋，則電表的最小 刻度為0. 2 v,此時讀數(shù)為5.4 v；若選擇開關(guān)處于“x10”擋，歐姆表的中央刻度為15,此時指針指示 未知但小于15,所以讀數(shù)應(yīng)該小于150 q,故小于200 q。拓展：150q5. 【答案】（1） 100 910 2 000（2） 50（3） m （4）大于【解析】（1）根據(jù)題意，ri與表頭g構(gòu)成1 ma的電流表,貝ij igrg= （i-l） r.,得2100 q；若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為iv,則r尸1=910 q；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為 3 v,則 r3二 1- r2=2 000 q。（2）電壓表與改裝電表并聯(lián)之后，電阻小于2 500 q,對于分壓式電路，要求滑動變阻器的最大阻值小 于并聯(lián)部分，同時還要便于調(diào)節(jié)，故滑動變阻器選擇小電阻，即選擇50 q的電阻。（3）在閉合開關(guān)s前，滑動變阻器的滑動端p應(yīng)靠近m端，使并聯(lián)部分分壓為零，起到保護作用。（4）造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)偏小，說明通過表頭