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07
直流电路及其应用
导入 电给我们的生活带来了什么
电改变了我们的生活方式：城市的夜晚被各种五彩斑斓的彩灯装点得格外美丽；空调使房间变得温暖或凉爽；电视让我们足不出户便知天下事……现代社会，人们越来越离不开电！但有时 也会因线路故障而出现意外，轻则影响电器工作，重则可能引发火灾。这些现象与电路有怎样的关系？如何根据所学知识来排除电路中的故障？本章我们学习直流电路及其应用。
第五节 科学实践：多用电表的使用
电压可直接用电压表测量，电流可直接用电流表测量，是否有一种仪器不仅可以用来测量电压、电流，而且还能测量电阻呢？本节学习使用多用电表直接测量电压、电流和电阻这些电学量。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
多用电表也称“万用表”，是一种集测量电压、电流和电阻等功能于一体的仪器。它具有用途广、量程多、使用方便等优点。下面将进一步了解指针式多用电表的工作原理。图 7-20 是其最简单的电路原理图。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
若将选择开关 S 拨至触点 1，构成电流表。利用并联电路的分流原理，将 和 G 表的内电阻 并联分流。
若将选择开关 S 拨至触点 2，构成电压表。此时 G 表与 并联等效为一只 G' 表，其等效内电阻为 。再由 G' 表与 串联分压，以获得所需要的电压量程。
若将选择开关 S 拨至触点 3，构成欧姆表。其内部电路由等效 G'表、可变电阻器、电池组成，其中的 称为调零电阻。当把待测电阻 接在红、黑表笔之间进行测量时，就构成了一个闭合电路。根据闭合电路欧姆定律有，其电流 与待测电阻 有着一一对应的关系。因此，可在刻度盘各电流值上标注对应的电阻值， 测量时便可直接读出待测电阻值。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
下半部是选择开关，可选择欧姆挡（Ω）、直流电流挡（mA）、直流电压挡（）和交流电压挡（ ），欧姆挡上的数值表示倍率， 其他挡位的数值表示量程，测量时要注意量程和最小分度值。 另外，还有标有“+”“-”的红、黑表笔插孔，以及机械调零、 欧姆调零旋钮等。
图 7-21 是某指针式多用电表外形图。表的上半部是表盘，由外向内的第一条刻度线为电阻示数（Ω），第二条刻度线为直流电流、直流电压和交流电压示数（），第三条刻度线表示量程为2.5 V 的交流电压示数（2.5 V～）。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
用多用电表测量电压、电流和电阻时如何读数呢？下面通过具体案例来说明。
若选择开关旋至直流电压 2.5 V 量程挡进行测量时，指针位置处在图 7-22 的 位置，应看第二条刻度线下的第一排数字（0～250）来读数。因为量程为 2.5 V，所以这排刻度的每大格值为 0.5 V，每小格值为 0.05 V。由指针位置准确读得 0.85 V 加估读值 0.02 V，得到电压测量值为 0.87 V。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
若选择开关旋至直流电流 100 mA 量程挡进行测量时，指 针位置处在图 7-22 的 位置，应看第二条刻度线下的第三排 数字（0～10）进行读数。刻度的每大格值为 20 mA，每小格 值为 2 mA。由指针位置读得准确值为 48 mA，所以电流测量 值为 48 mA。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
若选择开关旋至倍率“ × 100”的电阻挡进行测量时，指 针位置处在图 7-22 的 c 位置，应看第一条刻度线（Ω），通过第一排数字（0～∞反向刻度）进行读数。由刻度 10～15 之间 有 5 小格，知每小格值为 1。指针位于第 1、2 小格正中央， 考虑到非均匀刻度，该位置可估读为 11.4，倍率为“ × 100”， 因此电阻测量值为 1.14 × 103 Ω，即 1.14 kΩ。
一、认识多用电表
第五节 科学实践：多用电表的使用
数字式多用电表
数字式多用电表（图 7-23）逐渐得到了广泛使用。数字式多用电表利用了数字电路技术，具有多方面的优点：测量值以数字形式直接显示，读数准确，可靠性好；体积小，质量轻，操作便捷；挡位多，功能全，适用性广等。
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二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
实验目的
（1）用多用电表测量电路元件的电压值。
（2）用多用电表测量电路元件的电流值。
（3）用多用电表测量电阻的电阻值。
实验器材
多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。
实验原理与设计
如前所述，主要利用直流电流计与电阻的串、并联，构成了测量直流电流、电压和电阻的多用电表。
二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
（1）多用电表量程的选择原则
测量电流和电压时，尽量使指针超过 量程。测量电阻时，尽量使指针落在刻度盘中间区域。若不能估测电阻的大小，则先用中等倍率的某个欧姆挡试测，然后选择合适挡位再测。
（2）多用电表使用的注意事项
测试前，先检查指针是否指在左端“ ”刻线，若没有，则要机械调零。测电阻时还要欧姆调零。测试时，手不要碰表笔的金属触针，以保证安全和准确测量。测电压时，红表笔接触点的电势高于黑表笔接触点的电势；测电流时，电流应从红表笔流入电表。
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二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
实验步骤
（1）用多用电表测量电路元件两端的电压值
①按图 7-24 所示电路图连接实验器材，给小灯泡供电。
②观察多用电表指针是否在零刻度。若不在零刻度，则用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针停于左端零刻度处。
③将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，使其量程大于小灯泡两端电压的估计值。
④将两表笔分别接触小灯泡两端的接线柱，读出小灯泡两端的电压。
二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
（2）用多用电表测量通过电路元件的电流值请参照图 7-24 所示电路图，写出用多用电表测量小灯泡工作时电流值的实验步骤，并完成相关操作。
二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
（3）用多用电表测量电阻的电阻值
①检查多用电表指针是否仍在左端零刻度处。
②估测待测电阻的电阻值，将多用电表的选择开关旋至 合适倍率的欧姆挡。
③将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在 右端电阻零刻度处。
④将两表笔搭在待测电阻两端，读取被测电阻的阻值。通常电阻上的标称值与测量值之间有误差，算出对应的相对误差。
⑤实验完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置或交流电压最高挡；若长期不用，应取出电池。
二、用多用电表测量电学量
第五节 科学实践：多用电表的使用
实验结论
请写出实验结论。
讨论
与同学分享测量结果，讨论多用电表的使用方法、读数要领、实验误差及如何应用于实际生活等方面的问题。请查阅与二极管相关的信息，测量二极管的正、反向电阻，讨论并体会二极管的单向导电性。
第五节 科学实践：多用电表的使用
1. 请撰写“用多用电表测量电学量”的实验报告，注意 在报告中呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，并有针对性地讨论测量时的注意事项。
作业与活动
第五节 科学实践：多用电表的使用
2. 多用电表可用来测量电阻、电流和电压。某次测量 时，其表针指示如图所示。
（1）若是选用倍率为“ × 100 ”的欧姆挡测电阻，则所测电阻的阻值为 Ω。如果要用此多用电表测量一个阻值约为 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是 （选填“ × 10”“ × 100”或“ × 1 k”）挡。
作业与活动
第五节 科学实践：多用电表的使用
（2）若是选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流，则所测电流为 mA； 若是选用量程为250 mA 的电流挡测量电流，则所测电流为 mA。
（3）若是选用量程为 10 V 的电压挡测量电压，则所测电压为 V。
作业与活动
第五节 科学实践：多用电表的使用
3. 甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，都把选择开关旋到“ × 100”挡，并正确操作。但他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“ × 1 k”挡，乙把选择开关旋到“ × 10”挡，但乙重新欧姆调零，而甲没有。两个同学的选挡谁正确？操作谁正确？为什么？
作业与活动

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