实验一万用表的使用

实验一 万用表的使用

[实验目的]

1．了解万用电表的结构原理。

2．学会正确使用万用电表测量电学量。 3．了解数字万用电表的（正确）使用方法。 [实验器材]

指针式万用电表、数字式万用电表、直流电源、实验装置板、导线。 [仪器描述]

1．指针式万用电表

指针式万用电表种类很多，面板布置不尽相同，但其面板上都有刻度盘、机械调零螺丝、

转换开关、欧姆表“调零”旋钮

和表笔插孔。图7－1是MF47型万用电表的面板图。

转换开关是用来选择万用电表所测量的项目和量程的。它周

围均标有“～V

”、“Ω”（或“R ”）、“mA ”、“μA ”、“V ”等符号，分别表示交流电压档、电阻档、直流毫安档、直流微安档、直流电压档。“～V

”、“mA ”、“μA ”、“V ”范围内的数值为量程，“Ω”（或“R ”）范围内的数值为倍率。在测量交流电压、直流电流和直流电压时，应在标有相应符号的标度尺上读数。例如，当选择旋钮旋到Ω区的“×10”档时，测得的电阻值等于指针在刻度线上的读数×10。测量前如发现指针偏离刻度线左端的零点时，可转动机械调零螺丝进行调整。

2．数字式万用电表

数字式万用电表的种类也很多，其面板设置大致相同，都有显示窗、电源开关、转换开关和表笔插孔（型号不同，插孔的作用有可能不同）。图7－2是

DT —831型数字式万用电表的面板图。

转换开关周围的“Ω”、“DCA ”、“ACA ”、“ACV ”、“DCV ”符号分别表示电阻档、直流电流档、交流电流档、交流电压档和直流电压档。其周围的数值均为量程。各档测量数据均由显示窗以数字显示出来。测量时，应将电源开关置于“ON ”。

测量直流电压（或交流电压）时，先将转换开关旋至DCV （或ACV ）区域的适当量程。将黑表棒接入公共（COM ）插孔，红表棒连接于“V －Ω”插孔，从显示窗直接读数。

在测量直流电流（或交流电流）时，若待测值小于“200mA ”，则将红表棒接在“mA ”插孔，黑表棒与公共插孔（COM ）相连接，选择旋钮置于相应量程处。若待测值超过“200mA ”，

则将红表棒改接在“10A ”插孔，转换开关旋至

“10A 20m

”位置。显示窗上读数即为测量值。

测量电阻时，将黑表棒接入公共（COM ）插孔，红表棒连接于“V －Ω”插孔。将转换开关旋到“Ω”区域的适当量程，然后直接从显示窗中读出电阻值。

值得注意的是在测量时，先要估计被测值，不要让它超出测量范围。若显示“1”或“－1”时，表明测量值超出测量范围。标有“！”提示处指明了最大(MAX)测量范围，测量时应特别小心!

[实验原理]

万用电表是最常见的仪表之一。它可以测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻等电学量。虽然万用电表的准确度低，但使用方便。因此，在电学实验、电工测量、电子测量等方面得到广泛使用。万用电表类型很多，但结构上都由表头、转换开关、测量电路三部分组成。变动转换开关，便可选择不同的测量量及量程。有的万用电表还可以测量交流电流、音频功率、阻抗、电容、电感、半导体三极管的穿透电流或直流放大倍数。

1．指针式万用电表

指针式万用电表是由表头、表盘、表箱、表笔、转换开关、电阻和整流器构成。表头一般为磁电式电流表。它允许通过的最大电流（满偏电

流）一般为几微安到几百微安。在它的表盘上，有多种标度尺。转换开关是由一些固定触点和活动触点组成，其作用是使被测对象与表内不同测量线路相接。测量电路是由电阻、整流元件、干电池等组成的，其作用是使表头适用于不同的测量项目和不同的测量范围。对于不同的测量项目，测量线路的结构是不同的。

（1）直流电流档

其表头本身就是一个测量范围很小的直流电流表。根据分流原理，表头与电阻并联就可增大测量范围。若表头与不同阻值的电阻并联，就可得到不同的量程（即最大测量范围，也称“档”）。并联电阻越小，量程也就越大。图7－3是多量程直流电流档原理简图。

（2）直流电压档

表头本身也是一个量程很小的直流电压表，其量程为g g g R I V （g I 为表头满偏电流，

g R 为表头内阻）。根据分压原理，表头与不同的电阻串联就能得到不同的量程。图7－4是

多量程电压表原理简图。

（3）交流电压档

磁电式表头内永久磁体的磁场方向恒定，当通过交流电时，作用在可动部件上的力矩方向将随电流方向的变化而变化。由于表头可动部分惯性较大，它在某一方向力矩作用下，还来不及转动，力矩的方向又发生了变化，这样，表头的指针实际上不可能转动。所以，必须把交流电转换成直流电，才能测量。图7－5是多量程交流电压表原理图，图中1D 、2D 为整流元件。

（4）电阻档

图7－6是欧姆表的原理图，它由表头、电池、电阻i R 和调零电阻0R 组成。在a 、b 两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻x R 。测量前，先把两表棒短路即0x =R 。调节调零电阻0R 使表头指针指到刻度线右端的满刻度，即欧姆表的零点。此时，电路中的电流

z i 0g g R r

R R R I I ε

ε

=

+++=

= （7－1）

式中r R R R R +++=i 0g z 称为欧姆表的综合电阻。这一步骤称为欧姆表的调零。

测量

x R 时，将它接入两表棒之间，则电路中的电流为：

x z R R I +=

ε

（7－2）

从上式可见，当ε和z R 恒定时，I 仅随x R 而变。它们之间有一一对应的关系。如果在刻度

线上不同位置刻出相应的电阻值，那末在测量未知电阻时就可以在刻度线上直接读出被测电阻的数值。从公式（7－2）还可以看出，x R 越大、I 越小，表头指针偏转的角度越小，刻度的间隔也越小。当∞→x R ，即a 、b 间开路，0→I ，指针在刻度线左端位置不动，所以刻度线左端的欧姆刻度为∞。当z x R R =时，g

z

212I R I =

=

ε

，指针将在刻度线的中央，

所以z R 又称为中值电阻。

综上所述，当x R 在∞→0之间变化时，指针将在刻度线右端到左端位置间变化，正好与电流表、电压表的刻度相反。另外，标尺的刻度是不均匀的，x R 越大，刻度越密。读数时必须注意。

为了精细地读数，万用电表中欧姆档都有多种档次。不同档次的中值电阻是不同的，不同档次之间通常采用十进制。具体线路较复杂，不在这里讲述了。测量时，究竟应选择哪一