实验：练习使用多用电表
一、实验目的
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．
二、实验器材
多用电表、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
三、实验原理
1．欧姆表的原理
(1)功能：用来直接测量电阻值大小的电表
(2)改装原理：欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装而成的，改装电路如图2－7－1所示
图2－7－1
①当红、黑表笔直接接触时，被测电阻Rx＝0，调节R值使电流计的指针达到满偏，即Ig＝E/(Rg＋R0＋r)，所以电流表满刻度处对应的外电阻为零．如图2－7－2甲．
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图2－7－2
②当红、黑表笔不接触时，电流表指针指零，所以电流表零刻度处对应外电阻R＝“∞”位置．如图2－7－2乙．
③当红、黑表笔间接入某一电阻Rx时，电流表中的电流I＝，因调零后R0＋Rg＋r保持不变，所以Rx与I一一对应．若在电流表刻度盘上直接标出与I相对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出Rx值了，如图2－7－2丙．
2．多用电表的原理
(1)实质：让电流表、电压表、欧姆表共同使用一个表头组装而成的．
(2)功能
①测电流：这时表头并联有分流电阻，并联不同的分流电阻就成为不同量程的电流表．
②测电压：这时表头串联有分压电阻，串联不同的分压电阻就成为不同量程的电压表．
③测电阻：这时表头串联了电池和调零电阻．
(3)构造：如图2－7－3所示，表的上半部分是表头，表头的表盘上有电流、电压、电阻等多种刻度，其中最下面一行是交流电压表的刻度，最上面一行是欧姆表的刻度，这两个刻度是不均匀的，其余各种刻度都是均匀的；表的下半部分的中心是选择开关，周围标有测量功能的区域及量程(或倍率)．
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图2－7－3
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一、实验步骤
1．观察多用电表的外形，认识选择开头的测量项目及量程．
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．如图2－7－4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．
5．如图2－7－4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．
甲 乙
图2－7－4
6．利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差．
7．研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极．
二、数据处理
1．测电阻时，电阻值等于表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．
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2．如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、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0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可．
三、误差分析
1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池．
2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差．
3．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，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近．
4．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．
四、注意事项
1．使用多用电表前，应观察指针是否指向电流表的零刻度线，若有偏差，应用螺丝刀调节多用电表中间的定位螺丝，使多用电表的指针指在电流表的零刻度．
2．测电阻时，待测电阻要跟别的元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆．
3．合理选择欧姆挡的量程，使指针尽量指在表盘中央位置附近．
4.换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行电阻调零，才能进行测量．
5．读数时，应将表针示数乘选择开关所指的倍率．
6．测量完毕时，要把表笔从测试孔中拔出，选择开关应置于交流电压最高挡或“OFF”挡，若长期不用时，还应把电池取出．
实验步骤和数据处理
(2011·北京高考)用如图2－7－5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：
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图2－7－5
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
【解析】 使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，依据欧姆表测电阻时指针应尽可能接近“中值”的原则知，应换大倍率的挡位，因此A合理．每换一次挡位应重新欧姆调零，所以合理的顺序应为ADC.
【答案】 ①S ③T 0刻线 ④ADC
误差分析和注意事项
一学生使用多用电表测电阻，他的主要实验步骤如下：
A．把选择开关置于“×1”欧姆挡；
B．把表笔插入插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置上；
C．把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连，发现这时指针偏转角度较小；
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D．换用“×100”挡，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻值；
E．把表笔从插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．
这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆．这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规定？
【解析】 在D步骤中，没有进行欧姆挡的调零就进行测量了，应该先调零再测电阻；在实验结束时，即在步骤E，应该将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．
【答案】 D、E两个步骤中存在错误
1．用多用电表欧姆挡测电阻时，下列说法中错误的是
( )
A．测量前必须调零，而且每更换一次挡位都要重新调零
B．为了使测量值比较准确，应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起，以使表笔与待测电阻接触良好
C．待测电阻若是连在电路中，应当把它先与其他元件断开后再测量
D．使用完毕应当拔出电笔，并把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡
【解析】 根据使用多用电表欧姆挡测电阻时的注意事项可知，选项A、C、D是正确的；B选项两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起，即两手分别接触两表笔的金属杆，相当于人体电阻与待测电阻并联，测出的是并联后的电阻，所以测量值小于真实值，故正确选项为B.
【答案】 B
2．(2012·哈尔滨高二检测)如图2－7－6所示，为多用电表欧姆挡的内部电路，a、b为表笔插孔．下列说法中正确的是( )
图2－7－6
A．a孔插红表笔
B．表盘刻度是均匀的
C．用×100 Ω挡测量时，若指针指在“0”刻线附近，则应换用×1 kΩ挡
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D．测量“220 V 100 W”的灯泡的电阻，会发现测量的电阻比484 Ω小
【解析】 多用电表无论测什么，电流都是从红表笔流入，所以A正确；欧姆表刻度盘是不均匀的，B错误；用×100 Ω挡测量时，若指针指在“0”刻线附近，说明待测电阻很小，为使测量结果准确应选用小倍率挡位测量，C错误；由于484 Ω是灯泡正常工作时的电阻，而用多用电表测量的是室温下灯泡的电阻，根据灯泡的电阻随温度的升高而增大可知，D正确．
【答案】 AD
3．(2012·四川东辰国际期末)一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量1 000 Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA处，则被测电阻的阻值为( )
A．1 000 Ω B．5 000 Ω
C．1 500 Ω D．2 000 Ω
【解析】 设欧姆表的内阻为R内，由欧姆定律知：
3×10－3A＝，1.5×10－3A＝，所以R内＝1 000 Ω，E＝3 V，又1×10－3A＝，所以Rx＝2 000 Ω.
【答案】 D
4．(2012·湖南浏阳高二检测)用多用电表欧姆挡(×100)测试三只晶体二极管，其结果依次如图2－7－7甲、乙、丙所示．由图可知，图________中的二极管是好的，该二极管的正极是________端．
甲 乙 丙
图2－7－7
【解析】 根据二极管加正向电压时，电阻值越小越好，但不能为零，否则二极管已被击穿，加反向电压时，电阻值越大越好，但不能无穷大，否则二极管引线断开．由题图可知，图甲、丙二极管是坏的，图乙中二极管是好的，且左边图加的是反向电压，右边图加的是正向电压，由于红表笔插入的是“＋”测试孔，与内部电池负极相连，故二极管的正极是a
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端．
【答案】 乙 a
5．(2012·攀枝花检测)(1)如图2－7－8所示是多用电表的刻度盘，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.
图2－7－8
(2)若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为______Ω.
(3)如果要用此多用电表测量一个约2.0×104 Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆挡是________(选填“×10”、“× 100”或“×1 k”)．换挡结束后，实验操作上首先要进行的步骤是________．
【解析】 (1)50 mA量程应读中间刻度30.8 mA(30.7～30.9 mA都可以)
(2)电阻挡应读最外层刻度且乘以倍率应为15×100 Ω＝1 500 Ω.
(3)测量电阻时，中值附近较为精确应换用“×1 k”挡，换挡后首先是欧姆调零．
【答案】 (1)30.8 mA(30.7 mA～30.9 mA均可)
(2)1 500 Ω (3)×1 k 欧姆调零
6．(2012·南京高二检测)某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆挡不够合适，
又改换另一欧姆挡测量，两次测量时电表指针所指的位置如图2－7－9中的虚线所示，下面列出这两次测量中的有关操作：
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图2－7－9
A．将两根表笔短接，并调零
B．将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针位置
C．记下电阻值
D．将多用电表面板上旋钮旋到“×100”挡
E．将多用电表面板上旋钮旋到“×10”挡
F．将多用电表面板上旋钮旋到交流500 V挡
(1)根据上述有关操作将两次的合理实验步骤按顺序写出(用上述操作项目前面的字母表示，且可以重复使用)________．
(2)该电阻的阻值是________．
【解析】 (1)根据题意，该同学先选用的×10挡，后选用的×100挡，故合理顺序为EABCDABCF.
(2)由多用电表测定该电阻的阻值是R＝18×100 Ω＝1.8 kΩ.
【答案】 (1)EABCDABCF (2)1.8 kΩ
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