2019学年高中物理 第二章 恒定电流 8 多用电表的原理学案 新人教版必修2.doc
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1、- 1 -8 8 多用电表的原理多用电表的原理学科素养与目标要求物理观念:1.知道欧姆表测量电阻的原理,了解欧姆表的内部结构和刻度特点.2.了解多用电表的基本结构,知道多用电表的测量功能.科学思维:知道同一表头下改装成电压表、电流表、欧姆表的原理,进一步熟练应用闭合电路和部分电路的欧姆定律.一、欧姆表的原理1.内部结构:由表头、电源和可变电阻三部分组成.如图 1 所示.图 12.测量原理(1)原理:依据闭合电路欧姆定律制成,由电流表改装而成.(2)测量:如图 2 所示,当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时,通过表头的电流I.改变被测电阻Rx的阻值,电流I随着改变,每个Rx值都对应一个电流值,在E
2、RxRRgr刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值.图 2二、多用电表1.用途:共用一个表头,可以分别测量电压、电流和电阻等物理量.2.最简单的多用电表原理图:如图 3 所示,当单刀多掷开关接通 1 时,可作为电流表使用;接通 2 时,可作为欧姆表使用;接通 3 时,可作为电压表使用.- 2 -图 31.判断下列说法的正误.(1)欧姆表的红表笔与内部电源的正极相连.( )(2)欧姆表的刻度盘是均匀的.( )(3)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡是共用一个表头.( )(4)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部提供电流的.( )2.欧姆表所用电源的电动势为
3、 3 V,满偏电流为 3 mA,则欧姆表的内电阻r为 .答案 1 000解析 r 1 000 .E Ig3 3 103一、欧姆表测电阻的原理如图 4 所示是多用电表的表盘.图 4(1)为何欧姆表的零刻度在表盘的右端?(2)欧姆表的刻度为何是不均匀的?(3)刻度盘的中间刻度值有什么重要意义?答案 (1)当红、黑表笔短接时,调节可变电阻,使电流表指针满偏,所以在电流表满偏处标电阻“0”.如图甲所示.(2)由闭合电路欧姆定律得I,I与Rx不成正比,E rRgRRx- 3 -所以欧姆表的刻度不均匀,如图乙所示.甲 乙(3)欧姆表满偏调零时,IgE rRgR测量指针指在中值时,Ig 2E rRgRRx中
4、得Rx中rRgRr内.欧姆表表盘的刻度标注刻度标注方法标注位置“0 ”红、黑表笔直接接触,调节调零旋钮,使指针满偏,被测电阻Rx0满偏电流Ig处“”红、黑表笔不接触,表头指针不偏转,被测电阻Rx电流为零处中值电阻Rx中rRRgr内刻度盘正中央“Rx”红、黑表笔接Rx,Ix,Rx与Ix一ErRRgRx一对应与Rx对应电流Ix处例 1 把一量程 6 mA、内阻 100 的电流表改装成欧姆表,电路如图 5 所示,现备有如下器材:A.电源E3 V(内阻不计);B.变阻器 0100 ;C.变阻器 0500 ;D.红表笔;E.黑表笔.图 5(1)变阻器选用 .(2)红表笔接 端,黑表笔接 端.(选填“M”
5、或“N”)(3)按正确方法测量Rx,指针指在电流表 2 mA 刻度处,则电阻值应为 ;若指针指在- 4 -电流表 3 mA 刻度处,则电阻值应为 .答案 (1)C (2)N M (3)1 000 500 解析 (1)两表笔直接接触时,调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig,解得R0400 E RgR0,故变阻器应选 C.(2)红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,所以红表笔接N端,黑表笔接M端.(3)电流I2 mA 时,有I,解得E RgR0RxRx1 000 .电流I3 mA 时,I,解得Rx500 .E RgR0Rx二、多用电表的改装原理如图 6 所示,分别为电流表、欧姆表、电压表的
6、示意图,讨论一下,如何组合在一起构成多用电表,把它在图丁基础上画出来.图 6答案多用电表中电流的流向:红表笔接“”插孔,黑表笔接“”插孔.(1)电流挡串联接入电路,电流从红表笔流进电表,从黑表笔流出电表.- 5 -(2)电压挡并联接入电路,红表笔接高电势点,黑表笔接低电势点,电流仍然是“红进、黑出”.(3)使用欧姆挡时,红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极,电流仍然是“红进、黑出”.例 2 如图 7 所示是简化的多用电表的电路图.转换开关 S 与不同接点连接,就组成不同的电表,已知R3R4,下面是几位同学对这一问题的讨论,请你判断下列说法正确的是( )图 7A.S 与 1 或 2
7、 连接时,多用电表就成了电流表,且前者量程较小B.S 与 3 或 4 连接时,多用电表就成了电流表,且前者量程较大C.S 与 3 或 4 连接时,多用电表就成了电压表,且前者量程较大D.S 与 5 连接时,多用电表就成了欧姆表答案 D解析 S 与 1 连接时,电阻R1起分流作用,S 与 2 连接时,电阻R1、R2起分流作用,所以 S与 1 或 2 连接时,多用电表就成了电流表,由于前者分流电阻较小,所以前者量程较大;S与 3 或 4 连接时,电流表与分压电阻串联,多用电表就成了电压表,由于R3R4,所以前者量程较小;S 与 5 连接时,多用电表就成了欧姆表,R6为欧姆挡调零电阻.综上所述,正确
8、答案为 D.针对训练 如图 8 所示是一个电流、电压两用表的电路,电流表 G 的量程是 0100 A,内阻是 1 000 ,电阻R10.1 ,R299 000 .当双刀双掷开关接到A、B上时,电流表改装成 表,其量程是 ;当双刀双掷开关接到C、D上时,电流表改装成 表,其量程是 .图 8答案 量程较大的电流 01 A 电压 010 V- 6 -解析 因双刀双掷开关的手柄是绝缘的,所以当开关接到A、B上时,电路转换成图甲所示的电路,此时电阻R1与电流表 G 并联,R1起分流作用,原电流表改装成较大量程的电流表.根据并联电路的特点有(IIg)R1IgRg.电流表的最大测量值为I A1 A.IgRg
9、R1R10.000 1 1 0000.10.1当开关接到C、D上时,电路变成图乙所示的电路,此时电阻R2与电流表 G 串联,R2起分压作用,原电流表改装成电压表,根据串联电路的特点,电压表的最大测量值为UIg(RgR2)0.000 1(1 00099 000) V10 V.1.(欧姆表的构造)(多选)欧姆表的内部电路如图 9 所示,已知电流计的电阻为Rg,滑动变阻器接入电路的阻值为R0,电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是( )图 9A.欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律B.电路图中左侧的表笔为黑表笔C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度D.欧姆表表盘的中间刻度值为R中rRgR0
10、答案 AD解析 欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的,A 正确;电流从黑表笔出,红表笔进,B错误;“”刻度在刻度盘的最左端,C 错误;当欧姆表指针指在中间位置时,Ig 2,Ig,所以RxRgR0r,即中间刻度值为R中rRgR0,DE R0RgrRxE R0rRg正确.2.(欧姆表的表盘标度)把一个满偏为 6 mA 的电流表改装成欧姆表,其中电源电动势为 3 V.- 7 -在测电阻时,电流表指针指在表盘上 2 mA 处,在改成相应的电阻刻度时,应是( )A.250 B.500 C.1 000 D.1 500 答案 C解析 当短接电流表满偏时,欧姆表的内阻为R内 500 ,当电流表E Ig3 6
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