第 5 节  实验：练习使用多用电表  教学建议

1．教学目标

（1）通过观察，了解多用电表的表盘及测量功能，会根据需要正确选择挡位。

（2）通过实验操作，学会使用多用电表测量电压、电流和电阻。通过测量二极管正、反向电阻，了解二极管的单向导电性。在实验中培养学生规范操作的习惯。

（3）了解数字式多用电表的特点。

（4）通过分组实验，讨论、交流，培养团队合作意识。

2．教材分析与教学建议

本节是学生分组实验课，教科书先介绍多用电表的表盘和功能区域，然后介绍如何正确使用多用电表进行测量，包括调零、选挡、连接、使用后复位，最后介绍数字式多用电表的特点。教学的重点是认识和使用多用电表，而不是多用电表的原理。特别是欧姆挡的原理，要在下一章讲完闭合电路欧姆定律才能讲清楚。

本节最大的难点不是思维上的跨度，而是如何引导学生进行正确、规范的操作，养成良好的实验习惯。

（1）认识多用电表

先介绍表盘下面的测量功能区域。

红、黑两个表笔是多用电表的两个接线柱，红表笔插在“+”插孔中，是电流的流入端。不论测量电流、电压还是电阻，都要使电流通过红表笔流入表头，这样才能使指针正向偏转。

多用电表的功能区包括直流电流、直流电压、交流电压和电阻，每一区域又包括多个挡位。电流和电压有多个量程可供选择，欧姆挡有多个倍率供选择。测量前要根据需要，将选择开关转到合适的挡位上。

表盘中央是指针定位螺丝，用于机械调零。使用前，如果指针没有指到电流为 0 的位置，就需要调节指针定位螺丝。就如同使用弹簧秤之前进行调零一样，一般仪器都需要进行调零。

测量结束时要进行复位，就是把选择开关旋转到 OFF 位置。

表盘的上半部分是刻度区。刻度区有三排刻度，最上面的是电阻刻度，最下面的是量程为 2.5 V 的交流电压挡刻度，其他挡位使用中间的刻度读数。

（2）使用多用电表

分为三个小实验：如何测量小灯泡的电压，如何测量小灯泡的电流，如何测量定值电阻、人体和二极管的电阻。

 

教学片段

实验一：测量小灯泡两端的电压

第一步：按照图 11–29 所示电路连线，各元件参数已标在图上，连线时注意断开开关。

第二步：多用电表测前准备：首先调节指针定位螺丝，使指针指在电流为 0 的位置；然后将选择开关转到合适的电压挡位，选挡时要先估测灯泡两端电压，要选择稍大于灯泡电压的量程。

本实验需要选择 10 V 量程电压挡。

第三步：将多用电表与小灯泡并联起来。注意一定晏使红表笔与灯泡的高电势端连接，这样才能使电流通过红表笔流入多用电表。

第四步：读数并记录数据，注意读数时有效数字的位数。

第五步：改变滑动变阻器滑片的位置，再次读数，同时观察不同电压下灯泡的发光情况。

测量结束后，先断开开关，再将多用电表的选择开关旋转到 OFF 处，然后拆除线路。

 

实验二：测量灯泡中的电流。这里要注意需要将电流表与灯泡串联起来，同样需要估测灯泡的电流大小，选择合适的量程进行测量。

实验三：测量电阻。

实验目的：了解欧姆挡的使用方法，测量定值电阻、小灯泡电阻（常温下）、二极管正向电阻和反向电阻，以及人体电阻。

①了解多用电表的欧姆挡

欧姆挡内部有一个电源，电流是从黑表笔流出的，经过待测电阻从红表笔流回电表。也就是说，从外部看，红表笔仍然是电流流入端。

欧姆挡的刻度是反向、不均匀的。电流最大处，电阻刻度为 0，电阻越大，刻度间隔越小，电阻越小，刻度间隔越大。

②使用多用电表测量各元件电阻

先观察指针是否指在电阻无穷大处，若不在，要进行机械调零。

还要进行电阻调零，而且每次换挡都需要重新进行电阻调零。电阻调零的方法是：将红、黑表笔直接接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻的零刻度线位置，也就是电流满偏的位置。

选挡方法：估测待测电阻的大小，选择比估测值降低一个数量级的倍率。比如待测电阻估计是 15 Ω，则选择“× 1”倍率进行测量。如果事先不知道电阻的大约数值，就先用中等倍率的挡位试测，然后根据读数调整倍率。测量时，尽量使指针指在刻度盘的中心区域附近，这样测量误差会比较小。

测量二极管的正向电阻时，要将多用电表的黑表笔与二极管的正极相接，红表笔与二极管的负极相接，测量反向电阻时则需对调过来。

③注意事项

测量电阻时，必须要把电阻从电路中断开，不能在电路接通时测量。

测量时，人手不能同时接触电阻和两表笔的金属部分。

实验课上，有学生可能会问：换用不同倍率的欧姆挡测量同一只二极管的正向电阻时，测量值会有很大的不同，是什么原因？

简单解释：“× 1“× 10”“× 100”这三个倍率挡使用的是同一个电池，但内阻不同，相当于在电路内串联了不同的电阻，使得电路中的电流不同。而二极管的电阻是随电流变化的，因比读出的电阻不同。

对于程度较好的学生，可借助伏安特性曲线深入分析。欧姆表相当于电源，如图 11–30 所示，二极管与欧姆表串联。如图 11–31 所示，二极管的伏安特性曲线是弯曲的，电阻小倍率挡内阻小，内阻伏安特性曲线是 EB 线，大倍率挡内阻大，内阻伏安特性曲线是 EA，Q₁、Q₂ 是实验的工作点。使用大倍率挡时，通过二极管的电流为 I₁，图线 OQ₁ 的斜率为二极管电阻的倒数 \(\frac{1}{{{R_1}}}\)，使用小倍率挡时，图线 OQ₂ 的斜率为二极管电阻的倒数 。可见，R₁ ≠ R₂。

随着科技的进步，数字式多用电表越来越广泛地应用到实际测量中。数字式多用电表使用方便，功能更强，对被测电路的影响很小。有条件的学校可以让学生练习使用数字式多用电表测量电压、电流和电阻等。

3．“练习与应用”参考答案与提示

本节“练习与应用”的设置，是围绕多用电表的使用展开的。第 1 题主要练习多用电表的读数，要求能根据量程（或倍率）正确、熟练地读数，并能根据读数分析对应的量程（或倍率）。第 2 题主要巩固使用欧姆挡测量电阻的基本方法，包括选择挡位、调零。第 3 题需要知道多用电表测量直流电流、电压时，表中的电流方向。第 4 题是从原理上分析与讨论实验结束后测量仪表的合理摆放，以培养学生良好的科学态度与责任。第 5 题是用多用电表直流电压挡检测电路元件故障，既有电源方面的，也有元件本身损坏或接触不良引起的，是对电路的全面检测。

 

1．

序号	所测物理量	量程或倍率	指针	读数
1	直流电压	50 V	a	13.5 V
2	直流电流	10 mA	b	8.3 mA
3	电阻	×100	a	5.5×103 Ω
4	电阻	×1	b	4 Ω

 

2．D、B、E

提示：为了减小误差，测量时应尽量使指针指在表盘中间附近。13.0 Ω 电阻的测量选取的倍率为“×1”，这时直接测量 2 kΩ 左右的电阻时指针偏转幅度很小，误差大。为了使指针回到中间位置附近，可以用被测电阻的大概值与表盘中间值相除来选择新的倍率。由表盘可知，中间刻度线约是 15，因此倍率选择为“×100”，之后进行欧姆调零及电阻测量，因此操作顺序是 D、B、E。

 

3．（1）红表笔；（2）红表笔

提示：用多用电表测量直流电流、直流电压时，电流应该以红表笔流入电表，因此红电表的电势较高。

 

4．教科书图 11.5–6 甲所示做法规范。教科书图 11.5–6 乙做法的风险有：直流电流挡内部电阻很小，万一出现误操作（如不慎两表笔与电源相连）会烧毁电表。教科书图 11.5–6 甲做法即便出现误操作，由于交流电压挡内部电阻很大，也不会损坏多用电表。

 

5．红表笔接触 A 或 C 处（图 11–32），黑表笔依次接触 D 或 E、F 或 B 并读出对应的读数。

若接触 B 或 F 时读数较小（小于 1.0 V），则是原因（1）；

若接触 D 或 E 时读数接近 1.5 V，则是原因（2）；

若接触 B 或 F 时读数接近 1.5 V，接触 D 或 E 时读数为 0，则是原因（3）。

提示：电路中某元件不工作，则可能原因是电源没电，也可能是电路某处断路故障。元件断路时，两端的电压近似为电源电压（相当于电压表串联在电路中测量电源两端的电压）。如果该元件没有断路，由于电路无电流，该元件两端的电压为 0。