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第 5 課時　多用電表　 簡單的邏輯電路
基礎知識歸納
1.多用電表的結構和使用
(1)多用電表由表頭、選擇開關和測量線路三部分組成(如圖)，表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，其滿偏電流約幾十到幾百毫安.轉換開關和測量線路相配合，可測量交流和直流電流、交流和直流電壓及直流電阻等.
如圖是數(shù)字式多用電表，數(shù)字電表的測量值以數(shù)字形式直接顯示，使用方便.數(shù)字式多用電表內部裝有電子電路，這樣可以使電表對被測電路的影響減小到最小，同時還可具有多種其他功能.
(2)使用
①使用前應查看指針是否指在刻度盤左端零刻線處.如不在，應進行　機械調零��；
②根據(jù)被測物理量及其數(shù)量級將選擇開關旋到相應的位置.讀數(shù)時還要注意選用刻度盤上對應的量程刻度；
③使用歐姆擋時，先選好倍率，再進行歐姆調零.如果指針偏轉角度太小(即指針所指的刻度值太大)，應該增大倍率重新調零后再測，使指針指到表盤的中央附近；如果指針偏轉角度太大(即指針所指的刻度值太小)，應該減小倍率重新調零后再測，使指針指到表盤的中央附近.測量中，兩只手不能同時接觸表筆上的金屬部分.測量完畢后，應將選擇開關扳到OFF擋或交流電壓最高擋；
④不論使用多用電表的哪個擋，電流總是從多用電表的正接線柱(紅表筆)進入電表，而從負接線柱(黑表筆)流出；
2.簡單的邏輯電路
(1)“與”門電路
①“與”門：如果一個事件的幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生.這種關系叫做“與”邏輯關系.具有“與”邏輯關系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門.
② “與”邏輯電路
③ “與”門的邏輯符號
④ “與”門的真值表：
輸入輸出
ABY
000
010
100
111
⑤“與”門反映的邏輯關系Y＝A×B
(2)“或”門電路
①“或”門：如果幾個條件中，只要有一個條件得到滿足，某事件就會發(fā)生，這種關系叫做“或”邏輯關系.具有“或”邏輯關系的電路叫做“或”門.
②“或”邏輯電路
③“或”門的邏輯符號
④“或”門的真值表：
輸入輸出
ABY
000
011
101
111
⑤“或”門反映的邏輯關系Y＝A＋B
(3)“非”門電路
①輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關系，叫做“非”邏輯關系，具有“非”邏輯關系的電路叫“非”門.
② “非”邏輯電路
③ “非”門的邏輯符號
④ “非”門的真值表：
輸入輸出
AY
01
10
⑤“非”門反映的邏輯關系Y＝
重點難點突破
一、歐姆表的原理和使用
歐姆表是依據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，原理如圖所示.
當紅、黑表筆短接并調節(jié)R使指針滿偏時有
Ig＝ ①
如右圖對應刻度：
當表筆間接入待測電阻Rx時，有Ix＝ ②
由①②式得 ③
當Rx＝R中時，Ix＝1/2Ig，指針指在表盤刻度中心，故稱R中為歐姆表的中值電阻，也是歐姆表的內阻.
如右圖對應刻度：
由②式可知每一個Rx都有一個對應的電流值Ix，如果在刻度盤上直接標出與Ix對應的Rx的值，那么當紅、黑表筆分別接觸待測電阻的兩端，就可以從表盤上直接讀出它的阻值.由于電流和電阻的非線性關系，表盤上電流刻度是均勻的，其對應的電阻刻度是不均勻的，電阻的零刻度在電流滿刻度處.從刻度最右端到正中央間對應的電阻由零變到R中，從中間到最左端對應的電阻由R中變到無限大，所以歐姆表刻度由右到左越來越密.刻度如下：
由①②式解得Ix＝ .因此電池用久后，電動勢E變小，Ix變小，指針指示的電阻刻度值偏大，即R測大于R真.
二、用多用電表探測黑箱內的電學元件
1.用直流電壓擋測量黑箱每兩接線柱間的電壓，判斷箱內有無電源；
2.若有電源，用直流電流擋測量電流強度，根據(jù)電路規(guī)律，從最小值入手，先推測最小值電路，然后從小到大對每一電路逐一推測，從而確定黑箱內的元件；
3.若無電源，則用多用電表的歐姆擋測量每兩接線柱間的正反向電阻，判斷箱內有無電阻、二極管、電容等，然后根據(jù)測量結果，分析推理箱內元件的可能接法.
典例精析
1.多用電表的使用
【例1】(1)用多用電表的歐姆擋測量阻值約為幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的操作步驟，其中S為選擇開關，P為歐姆擋調零旋鈕，把你認為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上.
a.將兩表筆短接，調節(jié)P使指針對準刻度盤上歐姆擋的零刻度，斷開兩表筆.
b.將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆.
c.旋轉S使其尖端對準歐姆擋×1 k.
d.旋轉S使其尖端對準歐姆擋×100.
e.旋轉S使其尖端對準交流500 V擋，并拔出兩表筆　　　　　　.
根據(jù)圖所示指針位置，此被測電阻的阻值約為　　　　kΩ.
(2)(多選題)下述關于用多用電表歐姆擋測電阻的說法中正確的是(　　)
A.測量電阻時如果指針偏轉過大，應將選擇開關S撥至倍率較小的擋位，重新調零后測量
B.測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔，則會影響測量結果
C.測量電路中的某個電阻，應該把該電阻與電路斷開
D.測量阻值不同的電阻時都必須重新調零
【解析】(1)測量幾十千歐的電阻Rx我們一般選擇較大的擋位先粗測，使用前應先進行調零，然后依據(jù)歐姆表的示數(shù)，在更換擋位，重新調零，再進行測量；使用完畢應將選擇開關置于OFF擋或者交流電壓最大擋，拔出表筆.
(2)歐姆擋更換規(guī)律“大小，小大”，即當指針偏角較大時，表明待測電阻較小，應換較小的擋位；反之應換較大的擋位.電流總是從紅表筆流入從黑表筆流出多用電表，每次換擋一定要進行歐姆調零，測量電阻一定要斷電作業(yè).
【答案】(1)c、a、b、e；30；(2)AC
【思維提升】(1)掌握多用電表測電壓、電流、電阻的方法.
(2)歐姆表中電源的正、負極和紅、黑表筆正、負插孔區(qū)別.
【拓展1】下圖為多用電表的示意圖，其中S、K、T為三個可調節(jié)的部件，現(xiàn)用此電表測量一阻值約為20 Ω～30 Ω的定值電阻.
(1) 測量的某些操作步驟如下：
①調節(jié)可調部件　S　使電表指針停在　刻度盤左端的“0”　位置；
②調節(jié)可調部件K，使它尖端指向　Ω×1　位置；
③將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔，筆尖相互接觸，調節(jié)可調部件　T　，使電表指針指向　表盤右端電阻刻度的“0”　位置.
(2)在用多用電表測量另一電阻的阻值時，電表的讀數(shù)如圖所示，該電阻的阻值為　2×104　Ω.
【解析】(1)多用電表在使用前首先要進
行“機械調零”，即測量前先檢查電表的指針是否停在刻度盤左端的“0”位置，若不在“0”位置，則調節(jié)表盤下中間部位的調零螺絲，即上圖中的可調部件“S”，使指針停在刻度盤左端的“0”位置.測量電阻應將圖中選擇開關K旋至歐姆擋的適當擋位，我們已經知道，測量時歐姆表的指針在表盤中間部位時讀數(shù)較為準確，由圖可以看出，該歐姆表的表盤中值約為“20”，又待測電阻的阻值為20 Ω～30 Ω，所以應選Ω×1擋，這樣測量時就可使指針指在中間部位了.
選好擋位后就要進行歐姆擋的調零，且每次換擋后都要重新進行調零.調零時將紅、黑表筆接觸，調節(jié)圖中的“歐姆調零”旋鈕T，使指針指在表盤右端電阻刻度的“0”位置.
(2)圖中表針位置讀數(shù)為“20”，注意到選擇開關置于“Ω×1 k”的倍率擋，所以所測電阻的阻值為20 kΩ.
2.暗盒內部電路的分析
【例2】某暗盒內是若干定值電阻連接成的電路.從該電路中引出四個端鈕1、1′、2、2′，如圖(a)所示.
①當2-2′端短接，1-1′端加U1＝9.0 V電壓時，測得I1＝3.0 A，I2＝3.0 A，方向如圖(b)所示.
②當1-1′端短接，2-2′端加U2＝3.0 V電壓時，測得I1′＝1.0 A，I2′＝1.5 A，方向如圖(c)所示.
(1)在暗盒內畫出能滿足上述條件的最簡單的電路并計算構成此電路的各電阻的阻值.
(2)當1-1′端接電動勢E＝7.0 V，內阻r＝1.0 Ω的電源，而2-2′端接RL＝6.0 Ω的負載時，如圖(d)所示，該負載獲得的功率PL是多少？
【解析】(1)能滿足題目條件的最簡單的電路如圖所示.
R1＝ Ω＝3.0 Ω
R2＝ Ω＝6.0 Ω
(2)如圖所示.
I＝ A＝1.0 A
IL＝ I＝0.5 A
PL＝I RL＝0.52×6.0 W＝1.5 W
【思維提升】在分析和解答黑箱問題時，其外觀表現(xiàn)往往相同，所以不僅答案多種多樣，而且在無條件限制時，還可能有多解.
【拓展2】“黑盒子”表面有a、b、c三個接線柱，盒內總共有兩個電子元件，每兩個接線柱之間只可能連接一個元件.為了探明盒內元件的種類及連接方式，某位同學用多用電表進行了如下探測：
第一步：用電壓擋，對任意兩接線柱正、反向測量，指針不發(fā)生偏轉
第二步：用電阻×100擋，對任意兩個接線柱正、反向測量，指針偏轉情況如圖1所示.
(1)第一步測量結果表明盒內　不存在電源　.
(2)圖2示出了圖1[1]和圖1[2]中歐姆表指針所處的位置，其對應的阻值是　1 200　Ω，圖3示出了圖1[3]中歐姆表指針所處的位置，其對應的阻值是　500　Ω.
(3)請在圖4的接線柱間，用電路圖符號畫出盒內的元件及連接情況.
(4)一個小燈泡與3 V電池組的連接情況如圖5所示.如果把圖5中e、f兩端用導線直接相連，小燈泡仍可正常發(fā)光.欲將e、f兩端分別與黑盒子上的兩個接線柱相連，使小燈泡仍可發(fā)光.那么，e端應連接到　c　接線柱，f端應連接到　a　接線柱.
【解析】 (1)不存在電源
(2)1 200,500
(3)如右圖所示.
(4)c，a
易錯門診
3.多用電表的規(guī)范使用
【例3】某同學用多用電表測電阻Rx，所用多用電表的歐姆擋有×1、×10、×100、×1 k四擋，他粗測時用×100擋，調零后測量時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度太小，為了獲得較為準確的測量值，他的正確做法是什么？
【錯解】改用×10擋測量 .
【錯因】不理解歐姆表測量電阻的原理和操作規(guī)范.
【正解】用×100擋測量時指針偏轉角太小，說明未知電阻的阻值太大，因此正確的做法是把選擇開關扳到×1 k擋位，再把兩表筆短接，調節(jié)調零電阻，使指針指在電阻刻度的零刻度上，然后把兩表筆分別與Rx的兩端相接，方可讀出較準確的示數(shù).
【答案】把選擇開關扳到×1 k擋，重新調零再測量.
【思維提升】空置狀態(tài)的歐姆表指針在“∞”位置，因此指針偏轉角度太小.說明待測電阻太大.反之，指針偏轉角太大，說明待測電阻太小.這兩種情況都不便于讀出準確示數(shù)，通常表頭指針指在中間刻度附近，可讀出較準確數(shù)值.就本題來說很容易忽視換擋后要重新調零，這是值得注意的問題.


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