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必修第三册 物理 实验:练习使用多用电表 逐字稿-3,017字

  师:多用电表是一种多功能仪表,简单的多用电表可用来测量直流电压、交变电流、交变电压及电阻。本节微课我们一起来学习练习使用多用电表。首先来认识一下指针式多用电表。这是表头,上面分布着不同类型的刻度;这是指针定位螺丝,用螺丝刀转动它,可以调整指针所指位置;这是选择开关,旋转它能实现多用电表不同测量功能的切换,比如选择开关在图示位置时,多用电表可用于测量交流电压;这是欧姆调零旋钮,转动它可以调整表内部电路中可变电阻的阻值。将选择开关旋转至电流档,表内的电流表电路就被接通;旋至电压档或者电阻档,表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通。也就是说,通过旋转选择开关,就能实现多用电表测量电压、电流、电阻等不同功能的切换。对比电路图还能发现,欧姆表的内部电路自带电源。

  下面结合具体实验练习使用多用电表。先认识简单多用电表刻度的分布情况:最上面一排是电阻刻度,中间一排是直流电压电流刻度,最底下一排是交流电压刻度。要注意,多用电表在使用前需进行机械调零,即调整指针定位螺丝,使指针指到左侧电流零刻度处,然后将红黑表笔插入正负插孔,为后续测量做好准备。

  实验一,测量小灯泡的电压。使用多用电表要完成四个步骤:选档、量程、测量、读数。首先将多用电表的选择开关旋至直流电压档,确保量程略大于小灯泡两端的实际电压;然后将红黑表笔分别接触小灯泡两端的接线柱,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高,电流从红表笔流入电表内部并从黑表笔流出;待指针稳定后,根据表盘上的相关量程和直流电压的标度进行读数。

  实验二,测量小灯泡的电流。同样要完成 4 个步骤:将多用电表的选择开关旋至直流电流档,确保量程略大于小灯泡中通过的实际电流;把小灯泡一个接线柱上的导线卸开,将多用电表串入电路,红表笔接触点的电势仍比黑表笔高,电流还是从红表笔流入电表内部,从黑表笔流出。总之,无论是测电压还是测电流,电流总是“红进黑出”。

  实验三,测量定值电阻。需将选择开关旋至欧姆档,使多用电表成为具有测电阻功能的欧姆表。欧姆表的基本构造和工作原理如下:

  一、基本结构:欧姆表内部电路由电流表、电源、调零电阻三者串联而成,注意红表笔内接电源负极。

  二、工作原理:

  首先进行欧姆调零,即选择合适倍率后,将红黑表笔直接接触,调节电阻,使电流表指针满偏。根据闭合电路欧姆定律可写成(I_{g}=\frac{E}{R_{内}+R_{调}+0})((R_{内})为内部固定电阻,(R_{调})为调零电阻)。

  然后测量电阻,将待测电阻(R_{X})串入红黑表笔之间。根据闭合电路欧姆定律,此时回路中的电流(I_{X}=\frac{E}{R_{内}+R_{调}+R_{X}}=\frac{E}{R_{中}+R_{X}})(这里把(R_{内}+R_{调})取名叫中值电阻(R_{中}))。若待测电阻(R_{X}=R_{中}),此时回路中的电流(I_{X}=\frac{1}{2}I_{g}),电表指针会指在刻度盘中央。所以中值电阻就是当待测电阻取值为此值时,红黑表笔间串入该电阻,电表指针指在刻度盘中央。同时可发现,回路中的电流(I_{X})与待测电阻(R_{X})并非线性对应关系,电流表原始电流刻度均匀,但按此关系把电流刻度改为与(R_{X})对应的电阻刻度后,电阻刻度不均匀。对比式子可知,应把满偏电流处刻度改为(0)欧姆,刻度盘中央刻度改为(R_{中})对应的阻值,若(R_{X})取无穷大,对应的电流(I_{X})为(0),所以刻度盘最左侧电流(0)刻度对应的应改为无穷大。

  由此可知,电阻刻度有如下特征:刻度中央最准确;(0)欧姆在右侧,左侧为无穷欧姆;整个刻度分布不均匀,左侧刻度密集,比如很窄区域阻值就从(1000)欧增至无穷欧姆,右侧刻度相对稀疏,读数时从右往左读。

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