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

(一)电流表与电压表的改装4

1．改装方案

2.校正

(1)电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示．

     图1　　　　　　　　　　 图2

(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正．

(二)欧姆表原理(多用电表测电阻原理)

1．构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成．

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联．

外部：接被测电阻R_x.

全电路电阻R_总＝R_g＋R＋r＋R_x.

2．工作原理：闭合电路欧姆定律，I＝.

3．刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻R_x＝0)时，调节调零电阻R，使I＝I_g，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零．

(1)当I＝I_g时，R_x＝0，在满偏电流I_g处标为“0”．(图甲)

(2)当I＝0时，R_x→∞，在I＝0处标为“∞”．(图乙)

(3)当I＝时，R_x＝R_g＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，R_x叫中值电阻．

(三)多用电表

1．外部构造(如图所示)

(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等．

(2)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程．

2．欧姆表原理

(1)内部电路简化如图所示．

(2)根据闭合电路欧姆定律：

①当红、黑表笔短接时，I_g＝；

②当被测电阻R_x接在红、黑表笔两端时，I＝；

③当I_中＝I_g时，中值电阻R_中＝R_g＋R＋r.

(四)二极管的单向导电性

1．晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示．

2．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，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．

3．将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极．

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、实验步骤

1．观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．

2．机械调零：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．测量小灯泡的电压和电流．

(1)按如图甲所示的电路图连好电路，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．

(2)按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．

5．测量定值电阻

(1)根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；

(2)将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；

(3)读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；

(4)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．

五、注意事项

1．多用电表使用注意事项

(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”，“黑出”．

(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮．

(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率．

(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆．

(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．

(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零．

(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡．长期不用，应把表内电池取出．

六、多用电表对电路故障的检测

1．断路故障的检测方法

(1)用直流电压挡：

a．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏．

b．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联．若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点．

(2)用直流电流挡：

将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路．

(3)用欧姆挡检测

将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路．

2．短路故障的检测方法

(1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路．

(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路．

二、误差分析

1．偶然误差

(1)估读时易带来误差．

(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大．

2．系统误差

(1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池．

(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值．