8 多用电表的原理
9 实验：练习使用多用电表
温故知新
在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用电压表测 得金属丝两端的电压U，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属丝的直径d，测得数据如图2－8、9－1所示，请从图中读出U＝________ V，I＝________ A，d＝________ m.
精彩回眸
1．
图2－8、9－1
答案：1.70　0.48　0.485×10－3
2．如图2－8、9－2所示，甲、乙电路都是由灵敏电流计G和变阻器R组成的，则 (　　)
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小
C．乙表是电压表，R增大时量程增大
D．乙表是电压表，R增大时量程减小
图2－8、9－2
答案：BC
新知梳理
一、欧姆表
1．内部构造：由_____、_____、__________三部分组成．
2．原理：欧姆表是依据_________________制成的，简单结构如图2－8、9－3所示．
表头
电源
可变电阻
闭合电路欧姆定律
图2－8、9－3
电阻
二、多用电表
1．用途：共用一个表头，可分别测量_____、_____、_____等物理量．
2．最简单的多用电表原理图
如图2－8、9－4所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为_______使用，接通2时，可作为_______使用，接通3时，可作为_______使用．
电流表
欧姆表
电压表
电压
电阻
电流
图2－8、9－4
3．外部结构名称
如图2－8、9－5是一种多用电表外形图，表的上半部分为_____，下半部分是__________，周围标有测量功能的区域及量程．将选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的___________或欧姆表电路就被接通．在不使用时，应把选择开关旋到_____挡，或交流电压最高挡．
表盘
选择开关
电压表电路
OFF
图2－8、9－5
三、实验：练习使用多用电表
1．使用多用电表测量电压
(1)选择直流电压挡合适的_____．
(2)将电表与被测电路_____．
2．使用多用电表测量电流
(1)选择直流电流挡合适的量程．
(2)将被测电路导线卸开一端，把多用表_____在电路中．
(3)读数时，首先要认清刻度盘上的__________．
量程
并联
串联
最小刻度
3．用多用电表测电阻
(1)要将选择开关扳到______挡上，此时红表笔连接表内电源的___极，黑表笔连接表内电源的____极．选好量程后，先__________，然后测量．测量完毕，应把选择开关旋转到______挡．
(2)用多用电表测电压测电流及测电阻时，电流都是从___表笔流入电表，从___表笔流出电表．
欧姆
正
欧姆调零
OFF
红
黑
负
(2)电阻测量：正向电阻______，反向电阻______，可用多用电表判断它的_______或区分它的_____，二极管具有单向导电性．
图2－8、9－6
4．二极管的特点及其电阻测量
(1)特点：如图2－8、9－6所示，它由______材料制成，有两个电极．
半导体
较小
正负极
较大
好坏
合作探究
原理：闭合电路的欧姆定律
怎样将电流表改装成欧姆表？
1．如图2－8、9－7(a)所示为欧姆表的电路原理图，
为满偏电流Ig＝200 μA的电流表，表头内阻为Rg，R0为定值电阻，RP是调零电阻，表内电源电动势E＝1.5 V，内阻为r.图2－8、9－7(b)是表盘的电阻刻度．B为A、C的中点．试分析确定A、B、C三点刻度的电阻值．
图2－8、9－7
答案：A为＋∞，B为7 500 Ω，C为0
1．机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置 (或左端电阻∞处)，要用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零(或左端电阻∞处)．
(2)选挡：一般欧姆表都有多个挡位，测量时要进行合理选挡，使读数应在中值刻度附近，若指针偏转角度较小，说明待测电阻阻值较大，应选较大倍率的挡位，否则换倍率较小的挡位．
(3)电阻调零：即将红黑表笔短接，调节欧姆调零电阻旋钮，使指针指右端电阻零刻度．
(4)测量：将待测电阻与别的元件断开，一定不要用手接触表笔的金属部分，将红黑表笔接被测电阻两端进行测量．
(5)读数：要用刻度盘上的读数乘以选择开关所指的倍数即得到待测电阻的阻值．
(6)若需要换挡测量新的电阻需要重复以上(2)～(5)步．
(7)实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡，长期不用时，应将多用电表中的电池取出．
2．测电阻时应注意的问题
(1)选挡后要进行欧姆调零．
(2)换挡后要重新欧姆调零．
(3)被测电阻要与电源、其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆．
(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率．
(5)使用完毕，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡．
(6)若长期不用，应把电池取出．
(2)测量时指针的偏角指的是偏转到的位置和测量前的位置的夹角，所以偏角大，电阻小，偏角小，电阻大．
(3)选挡时若无法估计待测电阻大小则应将选择开关旋到“×1”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止．
2．用多用电表测电阻．
(1)每次换挡后，需重新________，再进行测量．
(2)如果表的指针偏转过大，为使测量比较精确，应将选择开关拨至倍率较________(填“大”或“小”)的挡位上．
(3)某次测电阻时，表的指针位置如图2－8、9－8所示，则该电阻的测量值是____________Ω.
图2－8、9－8
解析：欧姆表的不同挡位对应不同的内电阻，因此每次换挡后都要再次电阻调零．测量时选择合适的挡位，使欧姆表指针指在中值附近时读数比较精确，指针偏角过大，说明电阻值小，应换倍率较小的挡位；欧姆表此时的指示值是19×10 Ω＝190 Ω.
答案：(1)欧姆调零　(2)小　(3)190
使用多用电表前应先进行机械调零：若一开始指针不正对电流的零刻度，应用小螺丝刀调节多用电表的指针定位螺丝，使指针正对零刻度．
(1)测量电压和电流
在测量小灯泡的直流电压或电流时，量程选择要适当，以使表针在测量范围内偏转得尽量大一些，这样测量结果会比较准确．
(2)测量定值电阻
欧姆表测量电阻的步骤：
①首先进行机械调零；
②估测电阻的大小，选择合适的欧姆挡(R中/4～4R中)，进行欧姆调零；
③测电阻时，指针必须指在中值电阻附近，否则要重新选择欧姆挡；用指针指示的数值乘以倍率，其结果就是被测电阻的阻值．
④换挡后必须重新进行欧姆调零．
⑤多用电表使用完毕，表笔必须从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡．
(3)测二极管的正、反向电阻如图(2－8、9－9)
①二极管的特点：二极管具有单向导电性．电流从正极流入时电阻较小，从正极流出时电阻很大．
②欧姆表中电流的方向：从黑表笔流出，经过待测电阻，从红表笔流入，即也是正极入，负极出．
图2－8、9－9
③测正向电阻：如图(2－8、9－10)将选择开关置于欧姆表的“×10”挡，短接红、黑表笔，转动调整欧姆零点的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置．黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极，读出欧姆表指示的电阻数值，乘以倍率，记下正向阻值．
图2－8、9－10
④测反向电阻：如图(2－8、9－11)将选择开关置于欧姆表的“×1 k”挡，短接红、黑表笔，转动调整欧姆零点的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置．黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极，读出欧姆表指示的电阻数值，乘以倍率，记下反向阻值．
⑤实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．
图2－8、9－11
3．用多用电表的欧姆挡(×100)测试三只二极管，测试三次如图2－8、9－12中的①②③，由图可知，第________次测量的二极管是好的，该二极管的正极是________端．
图2－8、9－12
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，否则二极管会被击穿；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．由题干图可知，图①③二极管是坏的，图②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，与电池内部负极相连，故二极管的正极是a端．
答案：②　a
思考与讨论
图2.8－3中，甲、乙、丙分别为电流表、欧姆表和电压表的示意图．……
点拨：把教材图2.8－3中甲、乙、丙三个图综合起来即可完成最简单的多用电表的电路图，如图所示．
说一说
图2.8－5是一个多量程多用电表的电路示意图，……
点拨：S调到1、2位置上测电流．S调到3、4位置上测电阻．
S调到5、6位置上测电压．
S调到1位置时电流量程大．
S调到2位置时电压量程大．
思考与讨论
图2.9－6所示多用电表的选择开关没有“OFF”挡．两位同学用过这个多用电表后，分别把选择开关放在图2.9－6甲、乙所示位置．你认为谁的习惯好？
点拨：甲的习惯好，因为实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，这样对电表的保养有好处．而且若长期不用，应将多用电表中电池取出．
典例精析
【例1】 某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧姆挡“×1”挡测量时，指针指示位置如图2－8、9－13所示，则其电阻值是________．如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是________．改变挡位调整倍率后，要特别注意重新________．
用多用电表测电阻
图2－8、9－13
解析：用欧姆表测量电阻读数时，因刻度盘上的刻度不均匀，一定要仔细观察指针附近的刻度特点，由图知在刻度10和刻度15之间有5个刻度，说明每一个刻度表示1 Ω，读得电阻为12 Ω，因选择欧姆挡“×1”，故待测电阻为12 Ω.从表盘上可以得到中值电阻为15 Ω，而200 Ω的电阻是中值电阻的十几倍，应选欧姆挡“×10”挡测量，在此挡位下欧姆表的中值电阻为150 Ω，约200 Ω的电阻在4R中～R中/4范围内．改变挡位后，欧姆表要重新将两个表笔短接，进行欧姆调零．
答案：12 Ω　“×10挡”　欧姆调零
反思领悟：使用欧姆表测电阻时若不知道待测电阻的阻值，可以先选择任意一个挡位，看指针的偏角，若偏角太小换用大倍率的挡位，若偏角太大换用小倍率的挡位．
用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至“×100”的挡时，测量时指针停在刻度盘0 Ω附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供选择的步骤：
A．将两根表笔短接
B．将选择开关拨至“×1 k”挡
C．将选择开关拨至“×10”挡
D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数
E．调节调零电阻，使指针停在0 Ω刻度线上
F．将选择开关拨至交流电压最高挡上
将上述中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理顺序是________(填写步骤的代号)；若操作正确，上述D步骤中，指针偏转情况如图2－8、9－14所示，则此未知电阻的阻值Rx＝________.
图2－8、9－14
解析：用多用电表的欧姆挡测未知电阻时，指针停在中值(中心位置)附近时测量误差较小，当用“×100”的挡测量时，指针停在0 Ω附近，说明该待测电阻的阻值相对该挡比较小，为了提高测量精度，应换低倍率“×10”的挡来测量，换挡之后，必须重新欧姆调零，之后再接入未知电阻进行测量和读取数据，测量后暂时不使用此多用电表，应将选择开关置于交流电压最高挡上，这是为了安全，保证多用电表不受意外损坏，如下次再使用这个多用电表测电流、电压时，一旦忘了选挡，用交流电压最高挡虽然测不出正确结果，但不会把多用电表烧坏．
答案：CAEDF　160 Ω
【例2】 如图2－8、9－15所示为用多用电表测电路中电流的实验，图中多用电表测试的是________(填“甲电阻”“乙电阻”或“总”)的电流，测得电流的大小是________．
图2－8、9－15
解析：由电路中连接情况知，多用电表与乙电阻串联，故测试的是流过乙电阻的电流．由图知选择量程为100 mA，其精度为2 mA故指针指示读数为50 mA.
答案：乙电阻　50 mA
反思领悟：在测量直流电流、直流电压读数时，读数一方面要注意功能选择开关指示的量程，另一方面从表头上选择一组便于读数的标度作为参考来读数．
(1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表________联到被测电路中；若测直流电压时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表与被测电路________联；测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在________处，即电流从________表笔流进．
(2)如图2－8、9－16所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置．
图2－8、9－16
①将多用电表选择开关置于“×1”挡，Ⅰ的示数为________ Ω，Ⅱ的示数为________ Ω.
②将选择开关置于直流“50 V”挡，Ⅰ的示数为________ V，Ⅱ的示数为________ V，Ⅲ的示数为________ V.
解析：(1)测电流应将功能开关拨至电流挡“mA”的位置，并把它串联到被测电路中，若测直流电压，则需将功能开关拨至标有V的直流电压挡．并与被测电路并联，不论是测直流电压还是电流，都必须把红表笔接在高电势处，使电流从红表笔流进电表．
(2)多用表测电流或电压时，只要根据功能旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，并根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值．
答案：(1)mA　串　V　并　高电势　红
(2)①24.5　34　②25.0　20.0　10.0
多用电表检测电路故障
【例3】 图2－8、9－17是某同学连接的实验实物图，闭合开关S后，发现L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障：
创新拓展
图2－8、9－17
(1)用多用电表的直流电压挡进行检查：
①那么选择开关应置于下列量程的________挡．(用字母序号表示)
A．2.5 V B．10 V C．50 V D．250 V
②在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________．(填“a”或“b”)
③该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是________．(假设只有下列中的某一项有故障).
A.灯 L1断路 B．灯 L2短路
C．c、d 段断路 D．d、f段断路
(2)用欧姆挡检查：
①测试前，应将开关S________(填“断开”或“闭合”)
②测量结果如下表所示，由此可以判定故障是________.
A.灯 L1断路 B．灯 L2断路
C．灯 L1、L2 都断路 D．d、e间导线断路
解析：(1)多用电表的直流电压挡内阻很大，若并联在断路处(设有一处发生断路)时，电路接通电压表示数应为电源的电动势，并联在未断路处，示数为零．因此，用多用电表的直流电压挡进行检查电路时，电压表的量程必须大于电源的电动势，为了示数明显起见，量程不宜过大．本题中电源的电动势为6 V，故选10 V量程即可．测试时红表笔应接电势高的a点．根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d无示数，说明c→L1→d间完好；d、f有示数，说明f→b→a→c→d完好，故应是d、f段断路．另外，若灯L2短路，则d、f间应无示数．
(2)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开．根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯L1断路；接e、f时有示数，说明也不是灯L2断路；接d、e间时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路．
答案：(1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D
反思领悟：电路故障一般为断路或短路，且具有不同的故障特点．
断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点．
短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过电路，而电压为零．
变式3.在如图2－8、9－18所示的电路中，闭合开关时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并作出判断(如下表所示)：
图2－8、9－18
以上操作和判断正确的是 (　　)
A．1　　 　B．2　 　　C．3　 　　D．4
解析：选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确．
选直流电流挡时，由于电流表内阻很小，当灯属于断路故障时，电路中电流可能较大，因此可能烧坏电流表或电源等．故一般不选用电流挡进行故障检测．
选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故3是错误的．
而4显然正确，故选项A、D正确．
答案：AD
知能检测