9 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、实验原理
1.多用电表的原理
如图为多用电表的原理图，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“-”插孔，红表笔插入“+”插孔，并通过转换开关接入与待测量电器相应的测量端。
2.二极管的单向导电性
晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图甲所示。晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，小灯泡发光，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截断，小灯泡不亮，如图丙所示。
三、实验器材
多用电表、电学黑箱、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。
四、实验过程
1.实验步骤
(1)观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程
(2)测电压、电流
①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。
②将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
③如图甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测量小灯泡两端的电压。
④如图乙所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。
(3)测电阻
①机械调零：使用前若指针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零。
②选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
③欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。
④测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
⑤测另一电阻时重复②③④。
⑥实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
(4)研究二极管的单向导电性
①测正向电阻：用多用电表的电阻挡，量程拨到“×10”的位置上，将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，然后两表笔短接进行电阻挡调零后，将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻R1的阻值。
②测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1 k”)，变换挡位之后，须再次把两表笔短接调零，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，稳定后读取示数乘上倍率(例如1 k)求出反向电阻R2的阻值。
(5)探索黑箱内的电学元件
2.数据处理
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。
【知识点拨】
1.实验的注意事项
(1)测电流、电压时内部测量电路没有电源，但欧姆表内部电路有电源，所以测电阻时，待测电阻与外部电源以及其他电阻断开，且不要用手接触表笔的金属杆。
(2)不管用多用电表测什么，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出。
(3)换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行“欧姆调零”，才能进行测量。
(4)合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近。
(5)指针稳定后才能读数，测电阻时指针示数乘以选择开关所指的倍数，电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程。
2.欧姆表测量误差分析
(1)电池用旧后，电动势会变小，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，估读时易产生误差。
(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，因此要选用合适挡位，使指针指在中值附近。
(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。
【知识点拨】
1.机械调零和电阻调零的区别
(1)原理上：机械调零是调到电流为零处，电阻调零是调到电阻为零处。
(2)操作上：机械调零是使用前若指针没有指在左端“0”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝。电阻调零是将红黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。
2.使用多用电表“十二忌”
(1)忌不调零就使用多用电表。
(2)忌接错连接方式，测电压需并联，测电流需串联。
(3)忌接反直流电流方向，直流电流要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出。
(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。
(5)忌用直流挡位测交变电流。
(6)忌用多用电表测频率不是50 Hz的交变电流，普通多用电表的交流电挡位是按照50 Hz设计的。
(7)忌不进行欧姆表调零，就用多用电表测电阻值。
(8)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零。
(9)忌把电池装反。
(10)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量。
(11)忌把电池装在多用电表内长期不用。
(12)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡。
1.使用多用电表测量电阻时，选用不同的倍率挡或每次更换不同的倍率挡后都要进行电阻调零，思考为什么要进行电阻调零？
提示：使用多用电表的电阻挡测量电阻时，不同的倍率挡，电表的内部电路不同，所需要的调零电阻也不一样大，所以选好适当的倍率挡或每次更换不同的倍率挡后都要先进行电阻调零。
2.我们强调多用电表的红表笔要插到表盘的正插孔中，黑表笔要插到负插孔中，为什么要这样规定？若在测电阻时不小心把红黑表笔接反了，思考分析这样操作对测出的电阻值有影响吗？
提示：表的盘面上的“+”“-”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“-”插孔。而在欧姆挡中红黑表笔相当于两根导线，若只是在测电阻时不小心把红黑表笔接反了，对测出的电阻值没有影响。
多用电表测电阻
【典例1】(2011·北京高考)用如图所示
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：
(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________(选填“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“×1k”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
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：
(1)分清楚机械调零和电阻调零。
(2)选用合适的挡位。
(3)分清“电流的0刻线”“电阻的0刻线”“电阻的∞刻线”之间的关系。
【解析】用多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0刻线”。然后旋动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线”)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值。若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1k”挡位。
答案：(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
【规律方法】
欧姆表使用注意事项
(1)选择合适的倍率，使指针指在表盘的中间位置。
(2)每换一挡都要进行欧姆调零，即红黑表笔短接，旋动欧姆调零旋扭使指针对到 0 Ω位置。
(3)欧姆挡的读数是：表盘上的读数×欧姆挡的倍率。
(4)测量完毕后将选择开关打到 OFF 挡(没有 OFF 挡的打到交流电压最大挡)与内部电源断开(多用电表长期不用要把电池取出)。
黑箱问题
【典例2】(2012·大纲版全国卷)在黑
箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的
串、并联电路，黑箱面板上有三个接线
柱1、2和3。用欧姆表测得1、2接线柱
之间的电阻为1 Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5 Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5 Ω。
(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。
(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为______Ω。
【思路点拨】
用欧姆表探测黑箱内的电阻连接方式时，要根据各测量电阻值综合分析，注意考题所给的条件是四个电阻且阻值相等，连接方式是串并联。
【解析】(1)三次测量电阻不同，三个接线柱里电阻连接肯定不是对称关系，电阻连接方式如图所示，每个电阻为1 Ω。
(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻可等效为1 Ω电阻和1.5 Ω电阻并联，阻值为0.6 Ω。
答案:(1)如图所示

(2)0.6