《高二物理实验 多用电表 测电源的电动势和内电阻人教实验版知识精讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理实验 多用电表 测电源的电动势和内电阻人教实验版知识精讲（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高二高二物理实验物理实验 多用电表多用电表 测电源的电动势和内电阻测电源的电动势和内电阻人教实验版人教实验版 本讲教育信息 一 教学内容 实验 多用电表 测电源的电动势和内电阻 二 知识要点 1 理解并掌握欧姆表的制作原理 会用多用电表测电流 电压和电阻 2 理解并掌握测电源的电动势和内电阻的方法 并学会用图像法处理实验数据 重点 难点解析 一 多用电表 1 欧姆表的原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表 可直接读出电阻值 比用 伏安法测电阻要方便得多 原理如图所示 调零时 内 R E RrR E I g g 测量时 r RR E I 内 只要将对应 Rx值的电流刻度 I 改为
2、阻值 Rx 即为欧姆表 由于 I 与 R 的非线性关系 表盘上电流刻度是均匀的 其对应的电阻刻度却是不均 匀的 电阻零刻度在电流满偏处 注意 红表笔接欧姆表内部电源负极 而黑表笔接内部电源的正极 2 多用电表 1 性能 多用电表 通常叫万用表 它是实际生活中在电器安装 使用 维修 过程中必备的常用仪表 多用表具有用途多 量程广 使用方便等优点 它可以用 来测量交流电压 直流电压 直流电流和电阻 而且每一种测量又具有多个量程 虽然使用方便 但是其准确度稍低 2 原理 多用电表由一只灵敏的直流电表 表头 与若干元件组成测量电路 每进行一种测量时只使用其中的一部分电路 其他部分不起作用 直流电流挡
3、直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头改装而成的几个量程不同的电流表 直流电压挡 直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头改装而成的几个量程不同的电压表 多用表面板如图所示 直流电流 电压的刻度是均匀的 电压和欧姆挡刻度是不 均匀的 使用步骤及注意事项 用螺丝刀进行机械调零 左侧 O 选挡 测电流 电压时选择合适量程 测电阻时选择合适的倍率 以使指针在中央 1 3 刻度范围 可 用比估计值低 1 个数量级的倍率 如估计为 200 就应该选 10 的倍率 用调 零旋钮 电阻 进行调零 表笔直接接触 指针指右侧零刻度 将红黑表笔接 被测电阻两端进行测量 将指针示数乘以倍率得测量值 将选择开关扳到 OFF
4、 挡 交流电压最高挡 注意 a 用欧姆挡测电阻 如果指针偏转角度太小 应增大倍率 如果指针偏 转角度太大 应减小倍率 b 每次换挡后都要重新进行电阻调零 c 被测电阻要 跟电源及其他元件断开 3 使用 多用表的型号很多 但使用方法基本相同 请同学们注意以下两个问 题 表的盘面上 一 插孔 表示直流电流挡 直流电压挡的正 负接线柱 因此 不管测什么项目 首先将红表笔插入 插孔 将黑表笔插入 一 插孔 那么用直流电流挡 直流电压挡时 电流从红表笔流入 从黑表笔流出 测量前 应把选择开头旋到相应项目的适当量程上 读数时要注意挡位与刻度盘 的对应 直流电流挡 直流电压挡跟电流表和电压表的使用方法一样
5、4 二极管 二极管全称晶体二极管 它是用半导体材料制成的电子元件 二极管有二根引线 一根叫正极 一根叫负极 电路元件符号如图所示 当给二极管加上一定的正向电 压时 它的电阻值很小 就像一个接通的开关一样 当给二极管加上反向电压时 它的电阻值变得很大 就像断开的开关一样 二极管只允许电流沿一种方向通过 这就是二极管的单向导电性 在图中符号上箭头的指向表示允许电流通过的方向 用多用电表测量它的电阻时 正向电阻很小 反向电阻很大 例 1 欧姆表是由表头 干电池和调零电阻等串联而成的 有关欧姆表的使用和连 接 正确的叙述是 A 测电阻前要使红黑表笔相接 调节调零电阻 使表头的指针指零 B 红表笔与表内
6、电池正极相接 黑表笔与表内电池负极相连接 C 红表笔与表内电池负极相接 黑表笔与表内电池正极相连接 D 测电阻时 表针偏转角度越大 待测电阻值越大 解析 每次测量电阻之前都要进行电阻调零 所以 A 正确 由欧姆表内部结构 可知 B 错 C 对 测电阻时 表针偏转角度越大 说明通过表头的电流越大 待测电 阻越小 故 D 错 答案 AC 小结 了解欧姆表的内部结构和原理 对正确使用和操作欧姆表很有帮助 例 2 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 O 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
7、开关拨至 1k 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 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的顺序是 填写步骤的代 号 若操作正确 上述 D 步骤中 指针偏转情况如图所示 则此未知电阻的阻值 Rx 解析 用多用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 附近 说明待测电阻的阻值相 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 必须重新调零 之后再接入未知电阻进行测量和读取数据
8、 测后暂不使用此多用表 应将选择开关置于交流电压最高挡上 这是为了安全 保证电表不受意外损坏 如 下次再使用这个表测电流 电压等其他量时 一旦忘了选挡 用交流电压最高挡虽 然测不出正确结果 但不会把电表烧坏 答案 C A E D F Rx 160 二 测电源的电动势和内电阻 一 测量原理 方法一 利用EUIr 注意利用此法测量时 须注意到 U 是指电源两极的电压 I 是指流过电源的电流 要注意到测一节干电池的内阻和电动势时 由于电动势大约为 1 5V 左右 因而伏特表量程选择 0 3V 路端电压一般选择控制在 1 0V 以上 其电源内阻大约 在 1 左右 其放电电流最大不超过 0 5A 所以电
9、流表选择 0 0 6A 基于上述原 因 滑动变阻器的可用阻值大约是 10 分析当电流达到最大时电路中的电阻最 小 3 E R I 最小 电源内阻大约 1 所以外电阻最小值大约为 2 当电流 达到最小 一般为 0 2A 左右 所以8 E R I 最大 左右 内阻大约为 1 所以滑 动变阻器最大约 7 注意上述的分析可得到滑动变阻器的选择 根据实验给定的 大致数据选择器材 原理图 若接成图示 1 电路 考虑到电压表 安培表的内阻的影响 电压表 测量的是路端电压 没有误差 而安培表测得的是支路 的电流而不是流过 电源的电流 因而此实验图的误差来源于安培表 安培表读数不是公式要求的 二 者相差了通过伏
10、特表的电流 但根据 中的分析 滑动变阻器阻值不大 因而伏特 表的分流很小 因此连接成此电路图误差较小 A V 图 1 若连接成 2 图 此时安培表测量的是流过电源的电流 而电压表测量的并不是 电源的路端电压 此时相当于把安培表的内阻记做了电源的内阻 由于电源内阻不 大 因而此图误差较大 A V 图 2 步骤 a 确定安培表 电压表的量程 连结成电路 b 把滑片 P 滑到使变阻器连入电路的阻值达到最大 c 闭合开关 调节 R 使电流表有明显示数 记录一组 U I 可用同样的方法测几 组 U I 值 d 断开开关 整理器材 e 数据处理 以 U 为纵坐标 以 I 为横坐标 做出 U I 图像 作图
11、时应注意到点 尽可能均匀分布在直线的两侧 在图像中计算电动势和内阻要注意纵轴是否是从 0 开始 练习 1 如图示为某同学做的 U I 图像 请求出电源电动势和内阻 U V 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 0 2 0 4 0 6 I A 方法二 利用 U I R 可把上式改为 U EUr R 此时若求 E r 需知道 U R U 为路端电压 R 为外电路电阻 如图示 注意 因连立方程求解 选择两组 1122 U R UR 即可联立求得 E r 多求出几个 E r 再求平均值即可 要注意此时的变阻器为变阻箱 一可作为定值电阻 二可计算出电流 V 方法三 利用 U I R 可把EUIr 改写
12、为 EI Rr 此时测出流过电源的 电流和外电阻即可通过该式计算得到 E r 如图示 要注意此时变阻箱的作用 即作为一个定值电阻又可计算得出电压 A 其它变异方法 1 用伏特表直接测电源的电动势 如图示 电源内阻较小 则伏特表的示数非 常接近电源电动势 因为流过电源的电流很小 其内电压几乎为 0 V 2 若电源内阻不计 则方法三中可以有EIR 只要测出通过电源的电流和外 电阻即可得到 E 注意 1 方法 1 2 3 中的器材有何不同 2 测一节干电池的内阻和电动势时用旧电池比用新电池要好一些 内阻较大 在 电流相同的前提下 路端电压比较明显 3 对于干电池的放电电流不宜过大 一般不超过 0 5
13、 安 例 3 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中 所用电流表和 电压表的内阻分别为 O 1 和 1k 下面分别为实验原理图及所需的器件图 如 图 1 试在下图中画出连线 将器件按原理图连接成实验电路 2 一位同学记录的 6 组数据见表 试根据这些数据在图中画出 U I 图线 根据 图线读出电池的电动势 E V 根据图线求出电池内阻 r 解析 1 根据试验原理图 可以将电池 变阻器 安培表 电键连接成一个大 串联 再将电压表并联上 注意电池 电表的正负 如图所示 2 作出图线如图所示 作图线时应把个别不合理的数据排除 由直线与纵轴的 交点可读出电动势1 46EV 再读出直线与横轴的
14、交点的坐标 U I 连同得出 的 E 值代入EUIr 中 得出 1 46 1 00 0 70 0 64 EUV r IA 小结 运用图像处理实验结果有两种情况 一种是根据图像发现规律 这在探索性 实验中应用较多 另一种是根据图像的性质求出有关物理量 本题的应用就是后者 在 U I 坐标系中 为使坐标纸得到充分利用 使测量误差减小 则纵坐标可以不 从 O 开始 而横坐标必须从 O 开始 模拟试题 1 关于多用电表表盘上的刻度线 下列说法正确的是 A 直流电流挡和直流电压挡的刻度线是均匀的 共用同一刻度线 B 电阻挡的刻度线是均匀的 C 电流和电压挡的零刻度在刻度线的左端 D 欧姆挡的零刻度在刻度
15、线的右端 2 在使用多用电表的欧姆挡测电阻时 应 A 使用前检查指针是否停在欧姆挡刻度线的 处 B 每次测量前或每换一次挡位 都要进行一次电阻调零 C 在测量电阻时 电流从黑表笔流出 经被测电阻到红表笔 再流入多用电表 D 测量时若发现表针偏转的角度较小 应该更换倍率较小的挡来测量 3 用多用表的欧姆挡 R lk 检查性能良好的晶体二极管 发现多用电表的表 针向右偏转的角度很小 这说明 A 二极管加有正向电压 故测得电阻很小 B 二极管加有反向电压 故测得电阻很大 C 此时红表笔接的是二极管的正极 D 此时红表笔接的是二极管的负极 4 如图所示是把量程为 3mA 的电流表改装成欧姆表的结构示意
16、图 其中电池的 电动势 E 1 5V 改装后 原来电流表 3mA 刻度处的刻度值定为零位置 则 2mA 刻 度处应标为 lmA 刻度处应标为 5 根据试题要求填空或作图 1 图为多用电表的示意图 其中 S K T 为三个可调节的部件 现用此电表测 量一阻值约为 20 30 的定值电阻 测量的某些操作步骤如下 调节可调部件 使电表指针停在 位置 调节可调部件 K 使它的尖端指向 位置 将红 黑表笔分别插入 一 插孔 笔 尖相互接触 调节可调部件 使电表指针指向 位置 2 在用多用表 测量另一电阻的阻值时 电表的读数如图所示 该电阻的阻值为 6 用多用表欧姆挡 100 测试三只晶体二极管 其结果依次如图甲 乙 丙 所示 由图可知 图 的二极管是好的 该二极管的正极是 端 7 下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法 其中既能减 小偶然误差 又直观 简便的方法是 A 测出两组 I U 的数据 代入方程组 11 EUI r 和 22 EUI r 求出 E 和 r B 多测几组 I U 的数据 求出几组 E r 最后分别求出其平均值 C 测出多组 I U 的数据 画出 U I 图象
