普通高中课程标准实验教科书
PHYSICS
主编 束炳如 何润伟
上海科技教育出版社
物 理 选 修 2-1
沪科教版
亲爱的同学：
欢迎你选择学习物理 ２－１！
在这里，你将了解电磁学理论和信息技术的发展过程；在实验探 究、设计制作等饶有趣味的活动中，你将学习物理学的基本原理，体 会物理学的思想观点和研究方法； 你将进一步感受到物理学在科学 技术发展中有着何等广泛的应用，对人类生活、社会发展起着何等巨 大的作用。
物理学神秘吗？ 不！ 你将会发现，物理学是关于你周围世界发生 的事物的科学。 机器人、超大规模集成电路、微型计算机、新材料、光 导纤维、数码相机、电视机、手机、微波炉等，已成为大众产品；当你打 开电灯，听着电话，看着电视，热着牛奶，用着电脑，拍着照片,或做着 其他事情的时候，你的四周几乎无一不与物理学有关。
物理学就在你的心中，就在你的脚下。 通过本系列的学习，你从 事科学技术工作的愿望很可能成为现实。 当你自己制成一件精美电 子产品的时候，你可以发现你自己就是应用物理原理的“专家”，你会 感受到物理学探索是一项多么令人激动的事业。
为了让你在学习物理 2-1 的过程中获得更大的成功， 请浏览以 下的本书栏目介绍。
实践 活 动
这里 将 让 你 像 科 学 家 和 工 程技术人员那样， 进 行 科 学 和 技术的探索， 通 过 实 践 体 会 科 学与技术的密切关系。
这 是 一 章 一 节 的 开 端，这里将带你进入所要 研究问题的背景环境,了 解探索的主要内容。
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信 息 浏 览 、ＳＴＳ 栏 目
这 些 栏 目 将 向 你 提 供 科 技 史 上 的 发 现 、发 明 故 事 ， 反 映 科 学 技 术 与 社会发展的关系，报道最新的科技成 果 ，展 望 科 学 技 术 的 未 来 发 展 ， 从 而 进一步激发你对科学技术的热情。
家 庭 作 业 与 活 动
这 里 将 向 你 提 供 丰 富 多 彩 的 项目，检验你探究、实践的成效，从 而再次让你获得成功的喜悦。
课 题 研 究
这 里 将 使 你 学 会 如 何 进 行 调查研究，收集资料，提出问题，
找出解决问题的方法和决策。
多学 一 点
这里将使你的知识面得到 扩大， 让你的探究欲望得到满 足。
设计制作
学 物 理 要 “ 做 中 学 ”、 “ 学 中 做”。 这会使你心更灵，手更巧，让 你展示自己的创新精神和实践能 力，享受成功的喜悦。
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１．１ 学习使用多用电表 ６ １．２ 多用电表表头的工作原理 １0 １．３ 多用电表测量电流、电压电路的分析 １4 １．４ 电源电动势 闭合电路欧姆定律 18 １．５ 多用电表测量电阻电路的分析 ２3 １．６ 多用电表功能的扩展 28
２．１ 学习使用示波器 34
２．２ 示波管与电场力 38
２．３ 显像管与洛伦兹力 42 ２．４ 电磁技术与现代科技 46
３．１ 划时代的发现 51
３．２ 发电机与交变电流 56
３．３ 输电与配电 62
３．４ 变压器 68
３．５ 电能与社会 72
第 １ 章 多用电表与直流电路 ６
第 ２ 章 显像管与电磁力 34
第 ３ 章 发电、输配电与电磁感应 51
目 录
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４．１ 收音机与电磁波 79 ４．２ 设计制作：用集成电路制作收音机 86
４．３ 电视 91
４．４ 电磁波家族 96
５．１ 信息的获取—— —传感器 １02 ５．２ 设计制作：用传感器制作自控装置 108 ５．３ 信息的处理—— —电脑 112
５．４ 电脑是怎样工作的 118
５．5 信息的传输—— —互联网与光纤 １26 ５．6 移动通信和卫星通信 １31
研究课题示例 138
科技制作评价表 139
调查报告评价表 140
科普文章评价表 140
第 ５ 章 互联网与信息时代 １02
总结与评价
科技成果展示报告会 １38
４
第 章 广播电视与电磁波 79
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学习使用多用电表
认识多用电表
实践活动 １ 了解多用电表的外部构造
请同学们对照说明书，仔细观察指针式多用电表，思考讨 论以下问题：
１． 多用电表从外部看可分为几个部分？
２． 刻度盘上有几条刻度线？ 各用来测量什么物理量？
３． 多功能选择旋钮主要有哪些功能？ 每种功能分几挡？
４． 机械调零螺丝和电阻调零旋钮的功能各是什么？
５． 请对照多用电表使用说明书，将图 １－２ 所示的多用电 表的表盘刻度和选择旋钮的不同作用，标注在下面横线上押
我们在做电学实验、检查电路和维修电器时，要使 用一种既可测量电流、电压，又可测量电阻的仪表,即多 用电表（ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ，图 １－１），简称多用表。
本章以多用电表为背景，学习它的使用方法，研究 它的工作原理，进而分析它的电路,并尝试制作一个多 用电表。 通过本章的学习，我们对直流电路中的规律及 其应用，将会有进一步的认识和体会。
第 １ 章
多用电表与直流电路
图 １－１ 多用电表
１． ２． ３．
４． ５． ６．
７． ８． ９．
１０． １１． １２．
１．１
图 １－２ 多用电表外形结构示意图
ｍＡ
∽Ｖ
Ｖ－
１０ ９
８
３
２ ７
红 表 笔 １１
１２ ６ ５
黑 表 笔
１
４
Ω
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图 １－３ 测量电池电压
使 用 多 用 电 表 时 要 注 意：
测量前， 应先检查指针 是否停在刻度线左端的“０”
位置。 如果没有，要用螺丝刀 轻轻地转动表盘下方的机械 调零螺丝，使指针指零。 再将 红表笔和黑表笔分别插入正
（＋）、负（－）测试笔插孔，并把 多功能选择旋钮转到相应的 测 量 项 目 和 量 程 上 进 行 测 量。 读数时，要用跟量程相应 的刻度。
测量后， 应将选择旋钮 转到交流电压挡的最大量程 处或“ｏｆｆ”处，以保护电表。
测量电压和电流
实践活动 ２ 测量电池电压
如图 １－３，用多用电表分别测量１节干电池以及２节、３节干 电池串联后的电压。
实验前想一想：
１． 应选择哪个挡位和量程？ 依据是什么？
２． 如果预先无法估计待测的电压是多少，该怎么办？
３． 如果用“５０Ｖ”以上的大量程进行测量，会有什么问题？
为什么？ 试试看。
干电池 １ 节 ２ 节 ３ 节
电压（Ｖ）
实践活动 ３ 测量负载电压和电流
通过上述活动，你对使用多用电表进行测量已有了一定的经 验。 现在请你设计一个实验，用多用电表测出小灯泡两端的电压 和通过它的电流，并将测量结果填入下表。
灯光亮度 灯丝发红 发光较暗 正常发光 电流（ｍＡ）
电压（Ｖ）
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实践活动 ４ 测量低压交流电压
如图１－４所示，用低压交流电源给电路供电，测量每个小灯 泡的电压和总电压，并得出你的结论。
小灯泡 Ｌ１ Ｌ２ Ｌ３ 电路总电压 电压（Ｖ）
结论
测量电阻
实践活动 ５ 测量串、并联电阻值
在实际的电路中，经常要把电阻串联或并联起来使用，如图 １－５ 所示。 请用多用电表测量电阻串联、并联后的总电阻。
请设计实验方案，按实验步骤进行实验，并将实验数据填入 下表。
电阻 Ｒ１ Ｒ２ Ｒ１、Ｒ２串联 Ｒ１、Ｒ２并联 电阻值（Ω）
结论
分析一下： 你测出的串联电阻值跟每个电阻值间有何关 系？ 并联电阻值跟每个电阻值间有何关系？
理论推导可以得出：
Ｒ串 ＝ Ｒ１ ＋ Ｒ２
１
Ｒ并 ＝ １
Ｒ１ ＋ １ Ｒ２
■ 串联电阻公式的推导 串联电路中电流处处相等，总电压 等于各部分电路两端的电压之和。 即在图 １－６ 中，有
Ｕ ＝ Ｕ１ ＋ Ｕ２
图 １－５ 测量串联、并联电阻
图 １－６ 电阻的串联 Ｉ Ｒ１ Ｉ Ｒ２ Ｉ
Ｕ１ Ｕ２
Ｕ
图 １－４ 测量低压交流电压
∽Ｕ Ｓ
Ｈ１ Ｈ２ Ｈ３
红 黑
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根据欧姆定律，Ｕ ＝ Ｉ Ｒ，Ｕ１ ＝ Ｉ Ｒ１，Ｕ２ ＝ Ｉ Ｒ２，将它们代入上 式，整理后可得
Ｒ ＝ Ｒ１ ＋ Ｒ２
串联电路的总电阻，等于电路中各电阻之和。
■ 并联电阻公式的推导 请根据图 １－７ 所示的电路，自行 推导出电阻的并联公式。
用多用电表测量电阻还 须注意：
选择好量程后， 先要把 两支表笔的金属杆相接触，
调整电阻调零旋钮， 使指针 指零欧姆。 （注意电阻挡刻度 的零位在刻度线的最右端）。
换用电阻挡的另一量程时，
需要重新调零， 方可进行测 量。 测量时，待测电阻要与别 的元件和电源断开， 并注意 不 要 用 手 接 触 表 笔 的 金 属 杆。 测量后，应将选择旋钮转 到交流电压挡的最大量程处 或“ｏｆｆ”处，以保护电表。
图 １－７ 电阻的并联 Ｕ
Ｉ Ｉ
Ｉ１
Ｉ２
Ｒ１
Ｒ２
■
常见的几种多用电表图 １ －８ 所 示 的 是 常 见 的 一 种 数 字 式 多 用 电 表。 随着电子技术的不断进步，数字式多用电表正 逐步取代指针式多用电表。 智能多用电表（图 １－
９）也已问世。
图 １－９ 是一种能够自动选择测量功能、 自动 选 择 量 程 并 自 动 开 启 或 关 闭 电 源 的 智 能 多 用 电 表。 使用者不必做任何调节， 拿起表笔就可以测 量，非常方便，所以这种多用电表又叫“傻瓜多用 表”。
信息浏览
图 １－８ 数字式多用电表 图 １－９ 智能多用电表
家庭项目
家庭作业与活动 １．２．
3．
通过本节的学习， 你知道多用电表有哪些 主要功能？ 你学会使用多用电表了吗？
走访电工或专业人员， 向他们了解多用电 表是否还有其他功能。
多用电表的红、 黑表笔与实验室常用的电
压表、电流表的接线柱功能是否一样？
今后， 我们将学习制作多用电表和其他电 子器件。 因此，需要一个工作台。 你可通过 访问、调查，购置一些 工 具 ， 在 家 里 准 备 一 个工作台。
4．
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铝框 刻度盘
指针 软铁
活动线圈 螺旋
弹簧
永久磁铁
５ ０
５
多用电表表头的工作原理
多 用 电 表 测 量 电 压 （ｖｏｌｔａｇｅ）、 电 流 （ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ）、 电 阻
（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）等多种电学量，都是通过表头指针转动来显示测量结 果的。 本节就来研究实验室中常用电表表头的工作原理。
观察表头结构
实践活动 １ 了解表头结构
请结合实物，对照图 １－１０，思考以下问题：
１． 表头主要由哪些部 分组成？
２． 线圈通电后为什 么会转动？
３． 你对表头的内部 结构是否清楚？ 还有什么 问题？
探究安培力
初中物理中我们已经知道，通电导线在磁场（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）
中要受到磁场力的作用。 磁场对通电导线的作用力叫做安培力
（Ａｍｐｅｒｅ ｆｏｒｃｅ）。
安培力的应用非常广泛。 电流表、电动机等都是利用通电导 线在磁场中受到安培力的原理制成的。
用电流表测电流时，电流的大小不同，指针偏转的角度不同。 如 果电流的方向不同，指针的偏转方向会怎样呢？ 这是什么原因呢？
安 培穴Ａ． Ｍ． Ａｍｐｅｒｅ，１７７５—
１８６３雪，法国物理学家。在奥斯 特（Ｈ．Ｃ．Ｏｅｒｓｔｅｄ）发现电流的 磁效应后， 他以极精湛的实 验技巧和高超的数学技能，
经过反复研究， 确定了磁场 对电流作用力的规律。 为了 纪 念他 在 这 方 面 的 杰 出 贡 献， 物理学中把这种力叫做 安培力。
图 １－１０ 表头的结构 利用永久磁铁的磁场对
放入其中的通电导线有作用 力这一原理制成的仪表，叫 做磁电式仪表。 这种仪表的 刻度盘上有如下所示的识别 符号：
１．2
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图 １－１1 安培力实验
安培力的方向
实践活动 ２ 安培力的方向
安培力的方向跟电流方向、磁场方向存在着怎样的关系呢？
要研究这三者的关系，应该用什么方法进行实验？ 实验室提供 了图 １－１1 中的实验器材，请拟定实验步骤进行实验，做好实验记 录。
请你总结一下：安培力的方向跟电流方向、磁场方向之间有什 么关系？
实验表明：安培力的方向跟电流方向、磁场方向之间的关系 可用图 １－１2 所示的左手定则（ｌｅｆｔ－ｈａｎｄ ｒｕｌｅ）判定：伸开左手，拇 指跟四指垂直且在同一平面内， 让磁感线 （ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ）垂直穿过手心，使四指指向电流方向，大拇指所指方向就是 安培力的方向。
你有更好的办法来记忆这三者之间的关系吗？
图 １－１3 表示在磁场中有一根与磁场垂直的通电直导线，你 能判断出各物理量方向间的关系吗？ 请在图中用符号标出相应物 理量的方向。
本书中用“ ”表示电 流垂直于纸面向外，用“ ” 表示电流垂直于纸面向里；
用“ ”表示磁感线垂直于 纸面向外，用“ × ”表示磁感 线垂直于纸面向里。
·
×
·
图 １ －１2 左 手 定 则
人们通常把导线在磁场 中的长度称为有效长度。 想 想看， 怎样改变导线的有效 长度？
图 １－１3 判定相应物理量的方向
Ｉ Ｂ Ｆ Ｂ
Ｆ
ａ ｂ ｃ
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实践活动 3 安培力的大小
我们仍用图 １－１1 所示的器材， 来研究安培力大小跟哪些因 素有关。
通电导线所受的安培力用 Ｆ 表示，电流用 Ｉ 表示，导线在磁 场中的长度用 Ｌ 表示，磁场用 Ｂ 表示。
请先讨论以下问题，再进行实验。
１． 安培力的大小可能跟哪些因素有关？
２． 怎样用控制变量法，分别研究安培力 Ｆ 跟 Ｉ、Ｂ、Ｌ 之间的关 系？
３． 你认为本实验有哪些不足和可以改进的地方？
４． 通过实验，你能得出什么结论？
通电导线在磁场中可以有图 １－１４ 所示的三种放置方法。 实 验表明，在这三种情况下，导线所受的安培力各不相同。
图 １－１４ａ押 通电导线 ＭＮ 与磁场方向垂直，它所受的安培力 最大；
图 １－１４ｂ押 通电导线 ＭＮ 与磁场方向一致，它不受安培力；
图 １－１４ｃ押 通电导线 ＭＮ 与磁场方向斜交，它所受的安培力 介于最大与零之间。 磁感应
磁感应强度
更精确的实验表明，当导线方向与磁场方向垂直时，通电导 线所受的安培力 Ｆ 跟电流 Ｉ 和导线长度 Ｌ 成正比。 写成公式就是
Ｆ ＝ Ｂ Ｉ Ｌ
物理学中用 Ｂ 来描述磁场的强弱， 叫做磁感应强度（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）。磁感应强度是矢量。在国际单位制中，磁感应强度的单 位是特斯拉（Ｔ），简称特。
上述公式中安培力 Ｆ 的单位为牛顿（Ｎ），磁感应强度 Ｂ 的单 位为特斯拉（Ｔ），电流 Ｉ 的单位为安培（Ａ），导线长度 Ｌ 的单位为 米（ｍ）。
ｃ ａ
ｂ
图 １－１４ Ｎ
Ｎ
Ｍ Ｍ
Ｍ Ｎ
一般永磁体附近的磁感 应强度约为 ０．４ — ０．７ Ｔ；电机 和变压器的铁芯中，磁感应强 度可达 ０．８—１．４ Ｔ； 超导材料 的强电流产生的磁感应强度 可达 １０００ Ｔ。地磁场在地面附 近的磁感 应 强 度 约 为 ０．５ × １０－４Ｔ鸦 正常人的心脏跳动产 生的心磁场磁感应强度约为 １０－１０Ｔ；脑的神经活动产生的 脑磁场约为 ０．５ × １０－１３Ｔ。
当通电导线与磁场方向 垂直时， 如果电流 Ｉ ＝ １Ａ，导 线长度 Ｌ ＝ １ｍ， 而导线所受 的安培力 Ｆ ＝ １Ｎ，则
１Ｔ ＝ １Ｎ/Ａ·ｍ
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图 １－１5 电流表表头中的磁场分布 Ｆ
Ｆ
Ｎ Ｓ
指针
Ｂ
Ｂ
表头的工作原理
知道了怎样确定安培力的方向与大小， 我们再来研究表头的 工作原理。
请思考：磁铁和软铁为什么要制成这种形状？
电流表中的线圈通电后， 在磁场中受力转动有什么 特点？
如图 １－１5 所示的沿半径方向分布的磁场， 能保证 线圈无论转到何处导线都跟磁感线垂直。 电流越大，安 培力越大，指针的偏转就越大。
因此，根据指针在刻度盘上所指的位置，就可以读 出通过电流表的电流值。
线圈中电流方向改变后， 安培力的方向也会改变，
指针的偏转方向也会改变。
圆柱形的软铁， 可使被 磁化后的两软铁缝隙间的磁 感线沿半径方向分布。
当通电线圈受安培力作 用转动时， 连在转动轴上的 螺旋弹簧产生的扭力与安培 力平衡， 使线圈能停在某一 位置。
１． 如图 1-16 所示，把一个通电线圈放入蹄形 磁铁的两极间，在安培力作用下将发生转 动，请问：
（1） 图 a 中线圈怎样转动？
（２） 图 b 中 线 圈 从 上 往 下 看 是 逆 时 针 转 动， 那么磁铁哪边是 N 极， 哪边是 S 极？
（３） 图 c 中 线 圈 从 上 往 下 看 是 逆 时 针 转
动，那么线圈中电流方向怎样？
２． 图 1-17 所示两条平行直导线通以同向电流 时，会相互吸引；通以反向电流时，会相互排 斥。 有条件的话，请做一下实验，试解释这一 现象。
３． 如今，一个家庭现代化程度越高，所拥有的 带有电动机的电器就越多。 请统计一下，
你家中有电动机的电器有哪些？
图 １－17
家庭作业与活动
图 １－１6
Ｎ Ｓ
ｌ ｌ
Ｎ Ｓ
ａ ｂ ｃ
ｌ
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多用电表测量电流、电压电路的分析
我们已研究了表头的工作原理。 一般表头都是小量程电流表。
那么怎样利用它来制成多用电表的呢？ 图 １－18 是多用电表的内部 结构和电路板。 多用电表的各种功能都是通过不同电路及其转换 来实现的。 本节先对多用电表测量电流、电压的电路进行分析。
多用电表测电流电路的分析
■ 电流
为了描述电流的强弱，物理学中把通过导体任一截面的电量 跟通过这些电量所用的时间的比值，叫做电流（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕrｒｅｎｔ），
用 Ｉ 表示。 如果时间 ｔ 内通过导体任一截面的电量为 ｑ，那么，电 流可用下式表示
Ｉ ＝ ｑ ｔ
电流的单位是安培，简称安，符号是 Ａ。
１．３
■ 表头的满偏电流和内阻
表头的满偏电流和内阻是它的两个重要技术参数。
表头的电阻 Ｒｇ即表头的内阻， 指针偏转到最大刻度时的电 流 Ｉｇ叫做满偏电流。 表头通过满偏电流时，加在它两端的电压 Ｕｇ
图 １－18 多用电表内部 结构和电路板
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■ 电路中电子的定向移动速率有多大
电流是电荷定向移动产生的。 计算表明，金属 导体中，自由电子定向移动的平均速率是很小的，
大约是 ７．４×１０－５ｍ/ｓ。 如果从开关到电灯的导线长 １ｍ， 开关处的电子运 动 到 灯 泡 处 要 用 ３ 个 多 小 时。 为什么合上开关时，不管离开关多远的电灯都
会立刻亮起来呢？
原来， 电磁场的传播速率跟光的传播速率相 同，大约等于 ３×１０８ｍ/ｓ。 合上开关时，整个电路中 几乎立刻就产生了电磁场，电路各处的自由电子受 电场的作用，差不多同时开始做定向移动。 因此，整 个电路几乎同时有了电流。
表头
电路板
插口
功能选择开关 电池
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并 联 电 阻 Ｒ 在 电 流 表 中， 对电流 Ｉ 起分流作用，叫 做分流电阻。
图 １－19 表头的内阻和满偏电流 Ｉｇ
Ｒｇ
Ｕｇ
叫做满偏电压。 由欧姆定律可知，Ｕｇ ＝ ＩｇＲｇ（图 １－19）。
一般微安级表头的 Ｒｇ为几百欧到几千欧，Ｉｇ为几微安到几百 微安。 多用电表是通过怎样的电路来测量较大电流呢？
实践活动 1 电流表的电路分析
在多用电表测量电流的电路中，是将一个小阻值的电阻 Ｒ 跟表头并联来实现上述要求的（图 １－２0）。
现有一表头熏Ｉｇ ＝ ５０μＡ， 内阻 Ｒｇ ＝ ２０００ Ω。 如果将电阻 Ｒ ＝ ２２２ Ω 跟表头并联改装成电流表，这个电流表的量程有多大？ 它的 量程扩大了多少倍？
■ 分析计算
当表头流过满偏电流时，流过 Ｒ 上的电流为 ＩＲ，表头满偏 电压 Ｕｇ ＝ ＩｇＲｇ ＝ ０．１ Ｖ。
ＩＲ ＝ Ｕｇ
Ｒ ＝ ０．１
２２２Ａ ＝ ４．５×１０－４Ａ 并联电路总电流等于各支路电流之和：
Ｉ ＝ ＩＲ＋ Ｉｇ ＝ ４．５ × １０－４＋ ０．５ × １０－４Ａ ＝ ５．０ × １０－４Ａ ＝ ０．５ ｍＡ。
Ｉ
Ｉｇ ＝ １０，即量程扩大 １０ 倍。
由上述分析计算可知，将 ２２２ Ω的电阻跟表头并联，并改画 表头刻度盘，你就将表头改装成一个０—０．５ ｍＡ 量程的电流表了。
下面，让我们用实验室的表头，按图１－２0 ａ、ｂ、ｃ的顺序，观察 和测试电阻 Ｒ并联前后表头指针满偏时的电流值，进而研究一下 Ｉ 跟 Ｉｇ的一般关系。
图 １－２０ 带分流电阻的电流表电路
Ｉｇ Ｒｇ Ｉｇ Ｒｇ Ｉ ＲＡ
ａ ｂ ｃ
ＩＲ Ｒ
Ｉ Ｉ Ｉ
由上面的实验可知，表头并联了分流电阻 Ｒ 后，表头指针 满偏时，表头中通过的电流虽然仍然为 Ｉｇ，但电流表中却表示 被测电流为 Ｉ，也就是说，电流表的量程比表头的量程扩大了 ｎ 倍。 再改写表盘的刻度值，使表盘上的读数扩大 ｎ 倍。
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设 ｎ 为电流表的扩大倍数，则 ｎ ＝ Ｉ Ｉｇ
由欧姆定律可以求得，并联的电阻为 Ｒ ＝ １
ｎ － １ Ｒｇ 请你用欧姆定律推导上式。
利用这个公式，可以计算设计多量程电流表需要并联的电 阻值。
多用电表测量电压电路的分析
实践活动 ２ 电压表的电路分析
我们已经分析了扩大电流表量程的电路，你能用类似的方法 分析扩大电压表量程的电路吗？
１． 分压电阻与表头是串联还是并联？
２． 如果表头的内阻为 Ｒｇ，满偏电流为 Ｉｇ。 当电压表量程扩大 ｎ 倍时，表头应串接一个多大的电阻？ 写出 Ｒ 与 Ｒｇ的关系式：
Ｒ＝＿＿＿＿＿＿Ｒｇ
３． 在图 １－２１ａ 电路中，如果 Ｉｇ ＝ ５０ μА， Ｒｇ ＝ ２０００ Ω，分压电 阻 Ｒ ＝ １８ ｋΩ，则当表头满偏时，允许测量的电压是多少？
图 １－２１ｂ 是多用电表电压挡的实际电路，请按上述数据，完 成设计、计算工作。
Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４
图 １－２１ 电压表电路图
ａ ｂ
Ｉｇ Ｒｇ Ｒ Ｕｇ
Ｕ
Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４
Ｕｇ
１．０Ｖ ２．５Ｖ １０Ｖ ５０Ｖ
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标准的电压表
改装后的电流表 标准的电流表 改装后的电压表
Ｒ１
Ｒ２
０．５ｍＡ ５ｍＡ
图 １－２３ 双量程电流表电路图
家庭作业与活动
图 １－２２ 校准改装后的多用电表
Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４
Ｒ６ Ｒ５
５０Ｖ ２５０Ｖ
０．１Ｖ １０００Ｖ ５００ｍＡ ０．５ｍＡ
Ｉｇ＝０．０５ｍＡ Ｒｇ＝２ｋΩ
图 １－２４ 多量程直流电压、电流表电路图
１． 一只电流表的量程是 ５００μＡ，内阻是 ２ｋΩ。
（１） 欲将其量程扩大为 ５Ａ，则要并联多大的 分流电阻？
（２） 欲将其改装成量程为 ５０Ｖ 的电压表，则应 串联多大的分压电阻？
２． 已知 Ｒｇ＝１ｋΩ，Ｕｇ＝１００ｍＶ，如果按图 １－２５ 的电
路改装电压表， 试计算分压电阻 Ｒ１、Ｒ２的阻 值。
３． 如果按图 １－２６ 的电路改装电流表，试计算分流 电阻 Ｒ１、Ｒ２的阻值。
４． 根据图 １－２０ 及其相关内容，用硬纸板改画、制 作一个量程为 ０—０．５ ｍＡ 的电流表刻度盘。
图 １－２５ 双量程电压表电路图
Ｒ１
Ｒ２
０．５ｍＡ ５ｍＡ Ｒ１ Ｒ２
Ｕｇ
１．０Ｖ ２．５Ｖ
图 １－２６ 双量程电流表电路图 Ｒｇ＝１０００Ω Ｉｇ＝１００μＡ
多学一点
１． 校准改装后的多用电表
改装的电压表和电流表准确吗？ 用什么方法可以检验它的准 确性？
最简单的方法就是用标准的电压表、电流表，进行对比测量
（图 １－２２），看看自己改装的表是否准确。 如果不准确，应怎样调 试？
２． 选择旋钮
图 １－２３ 是 ０—０．５ ｍＡ、０—５ ｍＡ 双量程电流表电路图， 图 １－
２４ 是多量程直流电压、电流表电路图。请你研究这两张电路图，看 看选择旋钮是如何工作的。
Ｅ Ｓ
Ｒ１
ＲP
Ｒ１
Ｅ Ｓ ＲP
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１．4
＿
ＲP
Ｅ ｒ
+
图 １－27 多用电表的测电阻电路
红表笔 黑表笔
电源电动势 闭合电路欧姆定律
在 １．１ 节中，我们用多用电表测量电阻时，可直接读出电阻值 的大小。 用于测电阻的仪表又叫欧姆表。 欧姆表的电路如图 １－27 所示，它与测量电流、电压的电路不同，电路中有一个电源，它在 电路中起什么作用呢？
要使电路中有电流，必须有电源（ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）。 电源的作用就 是提供电压，使电路中产生电流。
电池是直流电路中常用的电源，常用的电池有干电池、蓄电 池、微型电池等，如图 １－28 所示。
你知道电池的性能吗？ 你知道图中这些电池的用途吗？
电源电动势
实践活动 １ 测电源的电动势
用多用电表测图１－28所示的电源正负极之间的电压， 并将 测量结果填入下表：
Ｕ电源/Ｖ
电源名称 １ 号干电池 ５ 号干电池 铅蓄电池
图 １－28 几种常用化学电池 干电池
蓄电池
各种微型电池
以上测量的结果相同吗？ 为什么？
原来，电池是将其他形式的能量转换成电能的一种装置。 电 池的结构和性质不同，它将其他形式的能转化为电能的本领也 不同，因此提供的电压也不同。
物理学中用电动势（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）来表示电源这种本领 的大小，它在数值上等于电路断开时，电源两极间的电压。 电源电 动势用符号 Ｅ 来表示，它的单位与电压相同，也是伏特（Ｖ）。
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电压 / Ｖ １ ２ ３ ４ ５ Ｕ断开
Ｕ闭合
实践活动 ２ 测路端电压
按照图１－29 连接电路，进行实验：改变ＲP的值，测出Ｓ 断开 和闭合时的电压，填入下表。
在以上实验中，当电阻 ＲP改变时，电压表的示数相同吗？ 为 什么？
闭合电路是由内外两部分组成的。 电源外部的电路叫做外电 路 （ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）， 电 源 内 部 的 电 路 叫 做 内 电 路 （ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）。 内电路也有电阻，简称内阻（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）。 当电路 中有电流通过时，内电路和外电路都有电压，前者叫内电压 Ｕ内， 后者叫外电压 Ｕ外，又叫路端电压 Ｕ端。 测量的 Ｕ断 开是电动势 Ｅ，
而 Ｕ闭合则是路端电压 Ｕ端，Ｕ外总比 Ｅ 要小一些。
实验表明：闭合电路中路端电压与内电压之和等于电源电 动势熏即
Ｅ ＝ Ｕ端＋ Ｕ内
闭合电路欧姆定律
设闭合电路中的电流为 Ｉ，外电阻为 Ｒ，内电阻为 ｒ，根据部分 电路欧姆定律，路端电压 Ｕ１ ＝Ｉ Ｒ，内电压 Ｕ２ ＝Ｉ ｒ，而 Ｅ ＝ Ｕ１＋ Ｕ２， 可得出
Ｅ ＝ Ｉ Ｒ ＋ Ｉ ｒ 即 Ｉ ＝ Ｅ
Ｒ ＋ ｒ
上式表明： 闭合电路中的电流 Ｉ 跟电路中的电动势 Ｅ 成正 比，跟整个回路中内、外电阻之和（Ｒ ＋ ｒ）成反比。 这就是闭合电 路欧姆定律（Ｏｈｍ’ｓ ｌａｗ ｆｏｒ ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）。
图 １－29 比较电源的电 动势和路端电压
Ｅ ＲP
Ｓ
ｒ
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■ 电池的种类
电池的种类按是否可以反复使用分为一次性 电池和可充电电池。
■ 干电池
干电池是最常用的直流电源， 生活中较常见 的干电池是糊式锌－锰干电池。 糊状的氯化铵溶液
是电池中的电解质。 有的干电池用涂有电解质的 纸板代替糊状电解质，这种电池叫做板式干电池，
高性能干电池大多是板式电池。 各种型号的锌－锰 干电池的电动势都是 １．５Ｖ。
找一只旧的糊式锌－锰干电池， 用刀纵向切 开，可以看到它的结构，如图 １－３1 所示。
用多用电表测量电源的内电阻
实践活动 ３ 测电源的内电阻
上面用多用电表测量电源的电动势，得出了闭合电路欧姆定 律。 那么，我们能否利用有关的知识和方法，测量电源的内电阻 呢？
请参照下面的设计方案和实验步骤，测量干电池的内阻。
设计方案
图 １－３0 给出了一个参考电路。 请根据你现有的条件，提出实 验方案，画出电路图，选择器材，进行实验。
实验步骤
１． 测出干电池的电动势和定值电阻 Ｒ 的值 Ｅ ＝＿＿＿＿＿＿＿＿
Ｒ ＝＿＿＿＿＿＿＿＿
２． 连接电路，测出电路中的电流和 Ｒ 两端的电压 Ｉ ＝＿＿＿＿＿＿＿＿
Ｕ ＝＿＿＿＿＿＿＿＿
３． 由闭合电路欧姆定律，导出电源内阻 ｒ 的表达式，用实 验数据算出它的大小
ｒ ＝＿＿＿＿＿＿＿＿
交流与评价
１． 本实验中，电阻 Ｒ 的大小对实验结果有何影响？
２． 与其他同学的不同实验方案进行比较，哪个方案更好些？
图 １－３0 测电源的内电阻 Ｒ
Ｅ Ｓ
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图 １－３3 锂电池 图 １－３2 镍镉电池
图 １－３1 干电池剖面图 底板（负极）
镉板（含电解液的特殊用纸）
锌筒（负极）
炭棒
黄铜盖（正极）
二氧化锰的混合剂（正极）
干电池是一次性电池，如果锌筒大部分被氯化
（俗称“烂掉”），或电解液干涸，这个电池就不能用 了。
■ 可充电电池
可充电电池 主 要 有 铅 酸 蓄 电 池 和 碱 性 蓄 电 池两类。 便携式电器中常用的镍镉（Ｎｉ－Ｃｄ）、镍氢 穴Ｎｉ－ＭＨ雪和锂离子穴Ｌｉ－Ｉｏｎ雪电池都是碱性蓄电池。
■ 镍镉穴Ｎｉ－Ｃｄ雪电池
镍镉电池容量高，内阻小，可用于大电流放电。
它的理论充电次数高达 ８００ 次。 镍镉电池穴以及镍氢 电池雪的额定输出电压仅 １．２ Ｖ，不宜用于以干电池 为电源的精密电子仪器。
镍镉电池有记忆效应， 如果放电不完全就又 充电，再放电时，效率就会降低。当然，经几次完整 的放电 / 充电循环，能使镍镉电池恢复正常。 由于 镍镉电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前 将每节电池放电至 １Ｖ 以下。
镉 是 比 汞 更 危 险 的 严 重 污 染 环 境 的 有 毒 物 质。
■ 锂穴Ｌｉ－Ｉｏｎ雪电池
锂电池的比容量穴单位重量的容量雪和体密度 穴单位体积的容量雪 都是电池中最高的， 这对于便 携式设备而言很重要。 锂电池与其他种类的电池 相比还具有许多无可比拟的优势： 锂电池可以在 很宽的温度范围内安全地工作，不会发生爆炸、气 胀、漏液等问题而损坏用电器；个别锂电池还可以 在－５５℃的低温环境和＋１５０℃的高温下工作；锂电 池的额定输出电压高达 ２．７—３．６Ｖ。
锂电池的缺点是价格昂贵， 目前尚不能普遍 应用，主要用于笔记本电脑、通信设备、数码相机、
卫星、导弹、鱼雷、精密电子仪器等。 另外，锂电池
的充放电次数为 ４００—６００ 次，经过特殊改进的少 数产品也不过 ８００ 次。
锂电池的种类很多，常用的有一次性的锂－聚 乙烯、锂－二氧化锰、锂－亚硫酰氯、锂－二氧化硫 电池，以及可充电的碘化锂电池等。
■ 镍氢穴Ｎｉ－ＭＨ雪电池
２１ 世纪的人类要求“可持续发展”，２１ 世纪的 电池也应当追求“绿色”。
镍氢电池就是这样一种代表着电池发展潮流 的新一代碱性可充式电池， 它的负极采用了贮氢 能力很高的混合稀土型贮氢合金， 替代了目前用 途 最 广 泛 的 碱 性 可 充 式 电 池 镍 镉 电 池 中 的 镉 电 极。 因此镍氢电池中不含镉、铅、汞等金属有毒物 质，对环境无害，且易于回收再利用，注重环保的 国家都大力提倡使用镍氢电池。 镍氢电池的电压 是 １．２Ｖ，与镍镉电池保持 良 好 的 兼 容 性 ， 其 成 本 比镍镉电池略高，但远低于锂电池，充、放电电流 也远高于锂电池。
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电池类型 电压（Ｖ） 体密度
（Ｗｈ/L） 循环次数 记忆效应
铅酸 ２ 低 低 ４００—６００ 无
Ｎｉ－Ｃｄ １．２ ５０ １５０ ６００—８００ 有 Ｌｉ－Ｉｏｎ ３．６ １２０—１４０ ３００ ４００—８００ 无 Ｎｉ－ＭＨ １．２ ６０—８０ ２４０—３００ ＞１０００ 轻微
比容量
（Ｗｈ/ｋｇ）
下表是几种常见充电电池主要性能的比较。
课题研究
电池的品种繁多，用途极广。 为了更好地了解电池，正确地使用和选择电池，同学们可按小组进 行调查、研究，每组完成下列的某个课题，写出研究报告，然后向全班同学报告小组的研究成果。
课题：
1. 电池的性能：如电动势、容量、可否反复充电使用、充电的次数、如何充电等。
2. 不同的用电器对电池的要求不同，怎样选择电池。
3. 各种电池由于材料不同，对环境的影响也不同。 对于废弃电池对环境的污染，我们应采取的 对策。
4. 各种电池的价格相差很大，如何从性能价格比的角度考虑。
5. 其他。
参考网址：
ｈｔｔｐ押 // ｗｗｗ．ｎｒｅｍ．ｃｏｍ．ｃｎ / kjjxI / 0814_kf2.htm
ｈｔｔｐ押 // www.ayyz.net / grzy / zbg / ReadNews.asp?NewsID=923
ｈｔｔｐ押 // www.ebe21.com / subject / chemistry / printer.php?article=1880 ｈｔｔｐ押 // www.cepio1.com / TecClass.asp?Tec_C1assID=2
据报载，随意丢弃的小小一节含汞电池，渗入 水体能污染 ６０ 万升水； 一节 1 号电池进入土壤，
烂在土地里， 溶出物可使 １ 平方米的土壤丧失农 用价值。 汞通过食物链在人体内富集， 将产生致 癌、致畸等后果。 特别危险的是镍镉电池中的镉：
镉中毒会造成肾脏受损、骨质疏松和骨软化。
上述危害性不听不知道，一听吓一跳。 不少社 区居民对废干电池的危害性认识不足，把手电筒、
手机、ＢＰ 机、挂钟、半导体、电动剃须刀等用过的 废干电池当垃圾随意丢弃。 现在，上海城乡有不少
百货商场、废品收购站回收废干电池，但目前回收 率只有 １％左右。
我 们 建 议 采 取 以 旧 换 新 的 办 法 购 买 新 的 电 池，并在公共场所、超市、大商场设置废干电池专 用投放箱，供广大市民投放废电池，以减少对环境 的危害。
看了这则社会新闻，同学们应该问一问自己，
我有没有随便乱扔废电池？ 希望同学们积极参加
“如何处置废电池”的讨论，提出建设性的意见。
环境保护与社区密切相关，我们该如何面对这个严峻的问题
——
—废电池回收率仅百分之一
调查示例
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图 １－36 欧姆表的刻度线
图 １－35 探究欧姆表测电阻的基本原理 ａ
ｂ
ｃ
多用电表测量电阻电路的分析
上一节我们学习了电源电动势和闭合电路欧姆定律，本节就 用它们对多用电表测量电阻电路做一些分析研究。
多用电表测电阻电路的基本原理
实践活动 １ 欧姆表测电阻的基本原理
图 １－３4 是欧姆表的电路图， 它由表 头和电源以及调零电位器 ＲＰ组成。 用 Ｒ０ 表示欧姆表的内阻，由图 １－３4 可知
Ｒ０ ＝ Ｒｇ＋ ＲＰ＋ ｒ
当图 １－35ａ 中红、黑两表笔不接触时，电路中没有电流，指针 不偏转（在电流表零位），这表明两表笔间的电阻无限大，此处即 欧姆表的 ∞ 刻度。
■ 调零 如图 １－35ｂ 将红黑表笔短接， 调节 ＲＰ使表头指针满 偏，表明外接电阻为零，此处即为欧姆表的零刻度。 此时
Ｉｇ＝ Ｅ
Ｒ０ （１）
■ 测电阻 如图 １－35ｃ，将被测电阻 Ｒｘ接入两表笔之间，则由 闭合电路欧姆定律，有
Ｉ ＝ Ｅ
Ｒ０＋ Ｒｘ （２）
由（１）、（２）式可知，Ｒｘ 的每一个值与 Ｉ 的确定值 相对应熏这就是欧姆表测电阻的基本原理。
请同学们仔细观察欧姆表的刻度线（图 1-36），它 是否均匀？ 你能解释其原因吗？
１．５
∞ ０
＿ Ｅ
ｒ +
ＲＰ
Ｒｇ
１－３4 欧姆表电路图
Ｒｘ
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当表头上未画上欧姆表 刻度时， 可用一个电阻箱作 为 Ｒｘ， 调节这个电阻箱的电 阻， 使指针指在表头刻度的 中点位置。 这时电阻箱的电 阻 读 数 即 为 欧 姆 表 的 内 阻 Ｒ０。
Ｒｘ＝Ｒ０
图 １－37 欧姆表的中值电阻值
多学一点 欧姆表的刻度线
■ 欧姆表的内阻———中值电阻
如图 １－37 所示，若在两表笔间接入电阻 Ｒｘ＝Ｒ０，则由欧姆 定律，
Ｉ ＝ Ｅ
Ｒ０＋Ｒｘ ＝ Ｅ ２Ｒ０ Ｉｇ ＝ Ｅ
Ｒ０ Ｉ ＝ １
２ Ｉｇ
此时，表头中电流减少一半，欧姆表指针恰好在刻度尺的中 心位置，这就是该欧姆表的内阻值。 欧姆表标度尺的中值电阻值 就等于欧姆表的阻值。
■ 欧姆表的刻度线
利用中值电阻值可以解释欧姆表的刻度线为什么是不均匀 的。
由 Ｉ ＝ Ｅ
Ｒ０＋ Ｒｘ 和 Ｉｇ ＝ Ｅ Ｒ０ 可得 Ｒｘ ＝
穴
ＩＩｇ － １雪
Ｒ０。即欧姆表测电阻实质上是把被测电阻跟中值电阻进行对 比，因此可根据电流标度刻出相应的阻值。
由上式
若 Ｉ ＝ Ｉｇ 则 Ｒｘ ＝ ０ ……０ 刻度 Ｉ ＝ １
２ Ｉｇ 则 Ｒｘ ＝ Ｒ０ ……中值电阻值 Ｉ ＝ １
３ Ｉｇ 则 Ｒｘ ＝ ２ Ｒ０ Ｉ ＝ １
ｎ Ｉｇ 则 Ｒｘ ＝ ｎ Ｒ０
当 ｎ ＝ ∞ 时 Ｒｘ ＝ ∞ ……无限大刻度
■ 扩大欧姆表量程
扩大欧姆表量程实质上就是扩大中值电阻值，这常采用改变
｝
……对应刻度线沪科教版
图 １－38 一些常见的固定电阻和可变电阻穴电位器雪
分流电阻等办法来实现。 在 Ｒ×１ｋ 挡，有时需要多加一节电池，提 高电源的电压。
有兴趣的同学自己可查找资料， 设计制作一个多量程欧姆 表。
导体的电阻—— —电阻定律、电阻率
电阻是电学中最基本的参数之一，电阻器也是各类用电器中 不可缺少的器件。 根据电路的要求，人们设计制造了各种各样的 电阻器件（简称电阻）。 在电子元器件家族中，电阻已成为种类繁 多、数量庞大、应用最广的一族。
那么，导体的电阻跟导体的材料、长度和横截面积等有怎样 的关系呢？
实验表明，导体的电阻 Ｒ 跟它的长度 ｌ 成正比，跟它的横截 面积 Ｓ 成反比，这就是电阻定律（ｌａｗ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）。 写成公式，则 有
Ｒ ＝ ρ ｌ Ｓ
式中的比例系数ρ 跟导体的材料有关，是一个反映材料导电 性能的物理量，称为材料的电阻率（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）。
从电阻定律的公式看出， 电阻率ρ 的数值等于长度 ｌ＝１ｍ、横 截面积 Ｓ＝１ｍ２的导体的电阻。 在国际单位制中，电阻率的单位是 欧姆米，简称欧米，符号是 Ω·ｍ。
从下页表可以看出，导体、绝缘体、半导体的电阻率有明显的 差别。 有的材料在很低的低温条件下电阻率会小到无法测量，电
阻值为零，这就是超导现象。
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标称值第一位有效数字（棕 １）
标称值第二位有效数字（蓝 ６）
标称值第三位有效数字（绿 ５）
倍率（金×０．１）
允许误差（紫±０．１％）
电阻值 １６．５Ω±０．１％
颜色 第一位 有效数字
第二位 有效数字
倍率
（０ 的 个数）
允许误差
黑 无 ０ 无
棕 １ １ １０１ ±１％
红 ２ ２ １０２ ±２％
橙 ３ ３ １０３
黄 ４ ４ １０４
绿 ５ １０５ ±０．５％
蓝 ６ ６ １０６ ±０．２５％
紫 ７ ７ １０７ ±０．１％
灰 ８ ８ １０８
白 ９ ９ １０９
金 １０－１
银 １０－２
第三位 有效数字 ０
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 半导体具有许多特殊的
效应， 如热电效应、 光电效 应、磁效应等。 在半导体中掺 入微量杂质原子， 其导电性 能将发生很大变化。 利用这 种特性， 可以制成一些特殊 功能的电子器件， 如晶体二 极管、晶体三极管等。
材料 电阻率／Ω·ｍ
导体
银 １．６×１０－８ 铜 １．７×１０－８ 铝 ２．８×１０－８
半导体 锗 ０．４７
硅 ６３０
绝缘体
普通玻璃 １０１０—１０１１ 云母 ９×１０１４ 热敏电阻材料
常温下一些材料的电阻率
技术资料 电阻值和误差的色标法
1014
５ ６
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家庭作业与活动
１． 利用图书馆或上网查寻介绍超导现象的科 普材料， 着重了解高温超导研究的情况以 及我国高温超导研究情况等， 撰写一篇有 关的读书报告。
２． 走访专业人员或相关部门，了解电阻值色标
法和数值法及其使用问题。
３． 上图书馆或上网进一步了解、认识除压敏电 阻、 热敏电阻和光敏电阻外的其他种类电 阻，并写一篇介绍电阻的种类及应用的科普 短文。
■ 压敏电阻
压敏电阻是一种在某一特定的电压范围内其 电阻随电压的增大而急剧减小的一种敏感元件，
它主要应用于稳压和过电压保护， 是家用电器和 各种电器设备及电子器件的“安全卫士”。
压敏电阻的种类很多， 其中最有代表性的是 氧化锌压敏电阻。
■ 热敏电阻 ＰＴＣ
ＰＴＣ 是正温度系数热敏电阻的简称。 作为一 种新材料，许多国家都进行了对 ＰＴＣ 材料的构造 机理和实际应用的研究和探索。
目前所应用的 ＰＴＣ 元件大多数是酞酸钡半导 体陶瓷元件。 在居里温度以下，ＰＴＣ 的电阻率在 １０２Ω·ｃｍ 以下，电阻率变化不大；但温度一到居里 温度以上，ＰＴＣ 的电阻率急剧上升，且增加倍数可 达 １０３—１０５倍以上，呈强烈的正温度特性。
ＰＴＣ 在日常生活中也有广泛的应用， 如在微 型取暖器、电热灭蚊器、电烙铁、火灾报警器、电保 温瓶、电饭锅、电干燥器、电烤炉、电扇、电冰箱和 空调器中都有应用。
■ 光敏电阻
光敏电阻是一种电阻值随入射光 （一般指可
见光） 强弱而变化的敏感元件。 通常入射光增强 时，电阻值下降。
制造光敏电阻器的材料主要是镉的化合物，
如硫化镉、硒化镉和硫硒化镉。其次还有锗、硅、硫 化锌等。
光敏电阻主要用于光强控制、光电自动控制、
光电开关、光电计数、光电安全保护和烟雾报警器 等方面。
■ 超导材料
超导材料处于超导态时电阻为零， 能够无损 耗地传输电能，它向人类展示了诱人的应用前景。
目前阻碍超导材料大规模应用的主要问题是它要 求极低温。 虽然经过近一个世纪的研究，临界温度 最高值 已 提 高 到 １００ Ｋ （－１７３℃ ） 左 右 ， 但 这 跟 实 际应用还有很大的距离。 如果能得到在室温下工 作的超导材料，将使整个社会发生巨大的变化。
现已发现有 ２８ 种元素和几千种合金和化合 物可以成为超导体。 １９８７ 年，美国、中国、日本等 国科学家发现处于液氮温区， 钡－钇－铜氧化物具 有超导性， 这个发现使超导陶瓷成为极有发展前 景的超导材料。 在新的超导材料研究工作方面，我 国走在了世界的前列。
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电容器
集成电路 晶体管
电阻
多用电表的负插口
（黑表笔）与表内电池的 正极相连； 多用电表的 正插口（红表笔）与电池 的负极相连。
图 １－４１ 判别二极管的正、负极性
黑表笔 黑表笔
红表笔 红表笔
－ ＋ ＋ －
图 １－４０ 晶体二极管和它的符号
多用电表功能的扩展
图 １－39 是一块电路板。 我们看到，上面除了有电阻外，还有 电容器、晶体管、集成电路等元器件。 多用电表除了能测量电流、
电压和电阻外，是否还有测量其他元器件的功能呢？
用多用电表测试晶体二极管
晶体二极管（ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｏｄｅ）熏简称二极管，它是用半导体材料 制成的。 按制造材料的不同，二极管可分为硅二极管和锗二极管。
二极管有两根引线，一根叫正极，一根叫负极（图 １－４０）。
怎样判别二极管的正负极呢？
图 １－39 电路板
１．6
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图 １－４3 常见三极管的外形 图 １－４2 普通二极管外形
图 １－４4 黑表笔
红表笔
－ ＋
－ ＋
红表笔 黑表笔
ｂ ｃ ｅ
ＮＰＮ ＰＮＰ
ｂ ｃ ｅ
Ｒ×１ｋ Ｒ×１ｋ
实践活动 １ 判别二极管的正负极
如图 １－４1 所示，用多用电表电阻挡分别测试二极管正、反方 向的电阻。 两次测量电阻值显然是不一样的。 其中测量出阻值小 的那次，红表笔所接的一端为负极，另一端为正极。
二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大。 二 极管正、反向电阻值相差越大质量越好；相差无几则质量不好。
若正、反向电阻都为零或都为无限大，则说明二极管内部短路或 断路。
识别三极管
多学一点 晶体三极管的电极判定
晶体三极管（ｃｒｙｓｔａｌ ｔｒｉｏｄｅ）熏简称三极管（ｔｒｉｏｄｅ），分 ＰＮＰ 型和 ＮＰＮ型两类，是由三块半导体材料和引线外壳组成的，常见的三 极管外形见图 １－４3。
１． 判断三极管是 ＮＰＮ 型还是 ＰＮＰ 型，并识别基极 ｂ（图 １－
４4）。
ＰＮＰ 型三极管
可以把 ＰＮＰ 型三极管看成是两个负极对接的 二极管。 若将红表笔接某一管脚，黑表笔分别接另 外两管脚，测得电阻均较小，且为 １ ｋΩ 左右，则红 表笔所接的管脚即是三极管的基极 ｂ。 若电阻一大 一小或都大，可将红表笔另接一脚再试，直到两个 阻值均小为止。
若黑表笔接基极 ｂ，红表笔接发射极 ｅ 或集电 极 ｃ，则电阻都大。
ｃ ｅ
ｂ
ＮＰＮ 型三极管
可以把 ＮＰＮ 型三极管看成是两个正极对接的 二极管。 当黑表笔接基极 ｂ，红表笔接其他两极时，
电阻都很小，且在 ５ ｋΩ 左右。 反之，电阻都很大。
ｃ ｅ
ｂ
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ｂ
－ ＋
黑表笔 红表笔
红表笔 黑表笔
ｃ ｅ
ｃ ｂ ｅ
图 １－４５
－ ＋
ＰＮＰ
Ｒ×１ｋ Ｒ×１ｋ ＮＰＮ
图 １－４６ 电容器及符号 可变电容器
用化学处理过的纸 把铝箔隔开
铝箔 负极 正极
正极 塑料外壳
电解电容器
金属膜电容器 引脚
固定电容器
极性电容器
可变电容器
＋
电容器符号
用多用电表测试电容器
■ 什么是电容器
电容器（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）是储存电 荷的一种装置，它由两个相互靠 近、彼此绝缘的导体组成，这两 个导体称为极板。 电容器在电子 技术和工业技术中有极其重要 的作用。 常见电容器及其结构、
符号如图 １－４６ 所示。
利用三极管正向电流放大系数比反向电流放 大系数大的原理，可以识别集电极 ｃ。
用潮湿的手指捏住基极 ｂ 和另一极（利用人体 电阻给基极一个偏置电流）， 然后用两表笔分别接 基极以外的两个管脚。 比较两次读数：
对 ＮＰＮ 管，指针偏角大、电 阻 小 的 一 次 中 ，黑 表笔所接的即为集电极 ｃ。
对 ＰＮＰ 管 ，指 针 偏 角 大 、电 阻 小 的 一 次 中 ， 红 表笔所接的为集电极。
注意：在识别出集电极的那次测量中，指针偏 角越大，说明该管的电流放大系数（β值）越大。
２． 识别三极管的集电极 ｃ（图 １－４５）
晶体三极管具有放大电流等作用，在电子线路中 使用非常广泛。 有兴趣的同学可以查找资料，了解一 下它有哪些作用和应用。
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磁铁周围具有磁场，电 荷的周围存在电场， 以后我 们还要研究它。
使电容器带电的过程，叫做电容器充电。如图 １－４７，充电后极 板上就会带上等量的异种电荷，两极板间就产生电压。 电荷越多，
极板间电压越大，两板间形成的电场就越强。
如果用导线将电容器的两极板接通进行放电，两极板间的电 荷就会中和，电容器不再带电。 电容器在充电、放电的过程中，有 电流在电路中通过。
不同的电容器带等量电荷时，电压的值不同。 我们用电量跟 电压的比值来表示电容器的这一特性， 它叫做电容器的电容，用 Ｃ 表示，Ｃ ＝ Ｑ
Ｕ。
国际单位制中，电容的单位是法拉，符号为 Ｆ。 一个电容器如果 所带电荷量为 １Ｃ（库），两极板之间电压恰为 １Ｖ，这个电容器的电 容就是 １Ｆ。 实际应用中常用较小的单位微法（μＦ）和皮法（ｐＦ）。
１ μＦ ＝ １０－６ Ｆ １ ｐＦ ＝ １０－１２ Ｆ
实践活动 2 判断电解电容器是否断路或漏电
利用多用电表的电阻挡可以判断电容器是否断路或漏电。 用
×1Ｋ 挡测具有正、负极的电解电容器两脚之间的电阻，表针摆到 一定的数值后，应返回起点或接近于起点，离起点越远则表示漏 电越大。 如果指针根本不动，则可能电容器断路（或电容器的电容 很小）；若指针摆动后不返回，则说明电容器漏电。
请思考：
１． 为什么要用电阻挡进行测量？多用电表的表笔应怎样连接？
２． 为什么好的电容器，表针摆到一定的数值后，应返回起点 或接近于起点？
３． 为什么说电容器断路时，指针根本不摆动？
多用电表的应用十分广泛，有的多用电表还有测电容和电感 以及晶体管参数等功能。 有兴趣的同学，可以查找有关书刊或上 网查阅资料。
图 １－４７ 电容器的充电和放电 Ｅ
Ｓ
ｂ Ｅ
Ｓ
＋
－ ａ
C C
沪科教版
名称 文字 符号 名称 文字 符号 名称 文字 符号
正极 电阻 Ｒ 二极管 Ｖ
负极 可变电阻 ＲＰ 发光二极管 Ｄ
直流 ＤＣ 电容 Ｃ 光电池
交流 ＡＣ 极性电容 传声器 Ｂ
交直流 电感线圈 Ｌ 天线 Ｗ
永久磁铁 铁心线圈 避雷器
接地 蜂鸣器 ＨＢＬ 直流发电机 Ｇ
ＧＤ
保护接地 扬声器 Ｂ
ＢＳ 交流发电机 Ｇ
ＧＡ
接机壳 熔断器 Ｆ
ＦＵ 直流电动机 Ｍ
ＭＤ
电池 Ｅ 按钮开关 ＳＢ 电能表
导线连接 电流表 Ａ
ＰＡ 示波器
导线不连接 灯 Ｈ
ＨＬ 电铃 Ｂ
插头插座 开关 Ｓ 受话器
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技术资料
电气技术常用文字和符号
１． 黑盒子就是一个密封的盒子，其中有电源、电阻、电容、晶体二极管等元器件组 成的电路。 使用多用电表可探究盒内的电路结构。
图 １－48 是一个黑盒子内的电路 （探究前不知道），Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 是露在盒外的 五个接线柱。 请你用多用表探究其电路结构，并与同学讨论。
（１）用直流电压挡测得 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 各点之间均无电压，说明了什么？
（２）用电阻挡测得 Ｂ、Ｅ 间正反接阻值不变熏说明了什么？
（３）用电阻挡测量熏黑表笔接 Ｂ 点熏红表笔接 Ａ 点熏有阻值鸦反接阻值很大熏说明了 什么？
２． 如图 １－49 所示，在方框内共有两个完全相同的定值电阻和一个二极管，现利 用多用电表的电阻挡来判断其可能的连接方式：①黑表笔接 ａ 点、红表笔接 ｂ 点时，有电阻 Ｒ；黑表笔不动而红表笔接 ｃ 点时，电阻增大（比电阻 Ｒ 略大）。 ② 黑表笔接 ｃ 点、红表笔接 ｄ 点时，有电阻 Ｒ；黑表笔不动而红表笔接 ｂ 点时，有 电阻且阻值很大。
根据以上测量结果，画出可能的一种连接方式。
３． 能否用多用电表检测黑盒子内是否存在电容？ 若能，如何检测？
图 １－49 ａ
ｂ ｄ
ｃ 图 １－48 黑盒子电路 Ｂ
Ａ Ｄ
Ｅ Ｃ
３ｋΩ ２００Ω
＋ ＋
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