万用电表的使用

万用电表的使用

实验六万用电表的使用

【实验简介】

万用电表是应用最广泛的电学仪表之一。常用的万用电表有指针式和数字式两种。

它可以测量交流电压、直流电压、直流电流、电阻、电容、二极管和三极管参数等电学量。因此，它可供实验室测试、工程设计、野外作业和工业生产维修等使用。

指针式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。指针式万用电表类型很多，但结构上都由表头、转换开关、测量电

路三部分组成。

数字万用电表是一种功能齐全、精度高、性能稳定、灵敏度高、结构紧凑的仪表。它

显示直观能做到小型化、智能化，并且可以与计算机接口组成自动化测试系统。数字万用

电表按显示位数分，可以分为三位半、四位半、五位、六位、八位等；按测量速度分为高

速和低速；按重量、体积分，可分为袖珍式、便携式和台式；按A/D变换方式分，可分为

直接变换型和间接变换型。

基尔霍夫生平简介

基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff,1824～1887）德国物理学家。当

他21岁在柯尼斯堡就读期间，就根据欧姆定律总结出网络电路的两个定律

（基尔霍夫电路定律），发展了欧姆定律，对电路理论作出了显著成绩。

大学毕业后，他又着手把电势概念推广到稳恒电路。长期以来，电势与电

压这两个概念常常被混为一谈，当时都称为“电张力”。基尔霍夫明确区分

了这两个概念，同时又指出了它们之间的联系。

在光谱研究中，他与本生合作，开拓出一个新的学科领域──光谱分析，

采用这一新方法，发现了两种新元素铯（1860年）和铷（1861年）。

【实验目的】

1、了解万用电表的基本构造及原理；

2、学习用万用电表测量电流、电压、电阻等物理量；

3、学习用万用电表检查电路的故障及检测二极管、三极管等。

【实验仪器】

指针式万用电（MF-47）、数字式万用电表（DT890B ）、干电池2节（新、旧各一）、电阻2个（大、小各一）、二极管一只、三极管二只（NPN 型、PNP 型各一）、电容器1

只（C ＞1uF ）、直流稳压电源、单刀开关、导线。

【万用电表基本构造及原理】

下面介绍指针式和数字式万用电表的基本构造和工作原理。

一、指针式万用表

1、基本构造

指针式万用电表（以下简称万用表）有一个共用表头（微安表），内部有多种不同的

电路，表头与不同的电路配接就构成了多种功能多种量程的电表。其基本构造有三部分。

（1）表头：这是指示部分，是万用表的核心部件，万用表的重要性能就取决于表头。

（2）转换装置：一般由转换开关、表笔、插孔等组成，用于选择不同的测量功能及

量程，也就是选择不同的测量电路。与此相对应，表盘上刻有各种功能相应的刻度。

（3）测量电路：主要由分流电阻和分压电阻等元件组成。不同的测量电路其作用是

把不同的被测量转换成表头指示的电学量，例如把被测的大电流通过分流电阻转换成表头

能够承受的小电流。

图8-1

图8-2 2

电流表是表头与分流电阻相连构成的，分为开路式和闭路式电路，如图6-3（a ）

所示为闭路式电路。电压表是表头与分压电阻相连构成的，如图6-3（b ）所示。此

二者工作原理在这里都不再赘述。下面仅对欧姆表（万用表的欧姆

档是一个多量程的欧姆表）的原理作简单的介绍。

如图6-4和图6-5（a ）所示，虚线框内为欧姆表

的原理电路图。表内电源（干电池）电压为E ，表头内阻为R g ，满偏电流为I g ，R 为限流电阻， R x 为

被测电阻。由全电路欧姆定律可知：图6-4 I x =E （6-1） R g +R +R x

这就是欧姆表的刻度公式。E 、R g 、R 是一定的，当R x =0时，指针满偏，此刻

度阻值标为“0”Ω；当Rx=∞时（断路），指针不动，此刻度阻值为“∞”；当Rx 取其

他各值时，指针所指的Ix 与Rx 都是一一对应的，只要在指针所指的这些位置上直接标

出Rx 的值就得到欧姆档的刻度了。满偏电流

I g =E ，（6-2） R g +R

E 1=I g ， 2(R g +R ) 2(R g +R ) 就是欧姆表的内阻。当被测电阻R x =R g +R 时， I x =

此时指针正指刻度的中央，此刻度所示的阻值称欧姆表的中值电阻，用R 中表示，有

R 中=R g +R ，（6-3）

即中值电阻等于欧姆表的内阻。中值电阻是欧姆表的重要特征数值。从刻度公式I x =E 可知，欧姆表的刻度是R 中+R x

不均匀的。当R x R 中时，I x ≈0，指针的偏转随R x 的变化很不明显，测量误差大；同理，当R x R 中时，I x ≈E =I g ，测量误差也很大。因此为了提高电阻的测量精度，一般取R 中

在刻度弧线的1/5—4/5范围内进行测量。

上述原理是假定电源电压E 为恒定不变的，但实际上这是不可能的。当E 下降而R g 和R 仍保持不变时，即使R x =0指针也不会指“0”。为了消除这一误差，万用表的欧姆档还装有“电阻调零”旋钮，实际上就是一个可变电阻器，它与R 联用，作用就是在R x =0时，即使E 下降也能将指针调到“0”。

二、数字式万用电表

1、基本原理

数字式万用表是根据模拟量与数字量之间的转换来完成测量的，它能用数字把测量结果显示出来。其原理方框图如图6-6所示，主要包括直流电压变换器、模－数转换器、计数器、显示器和逻辑控制电路等部件。直流电压变换器的作用是把被测量(如电流、电阻等) 变换为电压；模－数转换器则是把电压转换为数字量；计数器可对数字量进行运算，再把结果经过译码系统送往显示器进行数字显示；逻辑控制电路主要对整机进行控制及协调各部件的工作，并能使其自动重复进行测量。

数字式万用表的核心部件是一块模数转换器（A/D转换器）。多数数字式万用表输入的直流电压基本量程约为200mV, 高于200mV 的测量都是通过电阻进行分压后进行的。所以200mV

量程档是它准确度最高的档位，其他各档直流电压的测量准确度，还要受电阻分压比

的不确定度的影响。交流电压、直流电流、交流电流和电阻档的测量，则和模拟式万用表一样，是通过电表改装和量程的扩展来实现的。