实验五:万用电表的使用 - 莱芜职业技术学院欢迎您!
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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。
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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。 []
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
V安档、直流微安档、直流电压档。“~”、“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,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、半导体三极从显示窗直接读数。
管接在“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
20m
至“10A”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3是多量程直流电流档原理简图。
(2)直流电压档
IV,IRgggg表头本身也是一个量程很小的直流电压表,其量程为(为表头满
Rg偏电流,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5是多量程交流电压表原理图,图中DD12、为整流元件。
(4)电阻档
RRa0i图6是欧姆表的原理图,它由表头、电池、电阻和调零电阻组成。在、
Rbx两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻。测量前,先把两表棒短路即
RR,00x。调节调零电阻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
εε,,,IIg,,,RRRrRg0iz (1)
R,R,R,R,rzg0i式中称为欧姆表的综合电阻。这一步骤称为欧姆表的调零。
Rx测量未知电阻时,将它接入两表棒之间,则电路中的电流为:
εI,R,Rzx (2)
RRεzxI从上式可见,当和恒定时,仅随而变。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
R度线上直接读出被测电阻的数值。从
公式
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(2)还可以看出,xI越大、越小,
R,,abx表头指针偏转的角度越小,刻度的间隔也越小。当,即、间开路,
R,RI,0xz,,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
ε1I,,IgR2R2zz,指针将在刻度线的中央,所以又称为中值电阻。 时,R0,,x综上所述,当在之间变化时,指针将在刻度线右端到左端位置间变
Rx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,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
R量时,究竟应选择哪一档次,这要看被测电阻的值而定。原则上应尽量选用x在
该档次的中值电阻附近。
应该指出,由于新旧电池内阻r的变化,或者在换档使用时,由于电路参数
R,0x的变化,式(1)的条件往往不能满足。就是说,当时,电路中的电流将
Ig不等于,表头的指针并不指在刻度线右端的零欧姆处,产生了系统误差。因此
RR0xI测量前必须通过调零,以改变的阻值来满足式(1)的要求,从而达到与
的函数关系式(2)不变的目的。
2.数字式万用电表
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7 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。
[实验步骤] 1.准备
(1)观察万用表。仔细观察万用表板面, 认清各标度尺的意义,并弄清“转换开关” 和欧姆“调零”旋钮的使用。
(2)注意指针是否指“0”。若不指“0”,调节“机械调零”旋钮,使指针指“0”。
(3)接好表笔(红表笔应插入标有“+”号的孔)。
(4)根据待测量的种类(交流或直流电压、电
流或电阻等)及大小,将“选择开关”拨到合适的
位置。若不知待测量的大小,应选择最大量程(或倍率)先行试测。若指针偏转
程度太小,可逐次选择较小量程(或倍率)。
2.测量
RRRR(1)测出实验板所给的电阻3124、、、的阻值。
DD12(2)测出实验板所给的半导体二极管、的正、反向电阻阻值。(黑表
笔为正电压端)。
(3)观察电解电容的漏电电流(用“1K”档)。
(4)把直流电源调至5V左右(不得超过6V),并把实验板接到电源上,
注意正、负端(红接正、黑接负),将开关合上(打在ON处),红色灯泡即“亮”。
将万用电表转换开关置于直流电压档(DC10V),测出此时灯泡两端的电压值。
(5)将开关断开(打在OFF处),灯泡熄灭,将万用电表转换开关置于直
流电流档(DC500mA),将红表笔接“1”,黑表笔接“2”,灯泡变亮,测出此时
的直流电流值。
(6)重复(1)~(5)步测出五组数据
记录
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表中。
(7)用数字万用电表重复上述实验。
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二 极 管 表 次 电 阻 电解 小 灯 泡
DD12 电容 型 数
RRRRRRRRRVI 3正正 C反反124
1 指2 针 3 式 4
5
1 数2 字 3 式 4
5
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1.在测量电阻时,人的两只手不要同时和测试棒一起搭在内阻的两端,以避免人体电
阻的并入。
2.若使用“×1”档测量电阻时,应尽量缩短万用电表使用时间,以减少万用电表内电
池的电能消耗。
3.测电阻时,每次换档后都要调节零点,若不能调零,则必须更换新电池。切勿用力
再旋“调零”旋钮,以免损坏。此外,不要双手同时接触两支表笔的金属部分,测量高阻值
电阻更要注意。
4.在电路中测量某一电阻的阻值时,应切断电源,并将电阻的一端断开。更不能用万
用电表测电源内阻。若电路中有电容,应先放电。也不能测额定电流很小的电阻(如灵敏电
流计的内阻等)。
5.测直流电流或直流电压时,红表笔应接入电路中高电位一端(或电流总是从红表笔
流入电表)。
6.测量电流时,万用电表必须与待测对象串联;测电压时,它必须与待测对象并联。
7.测电流或电压时,手不要接触表笔金属部分,以免触电。
8.绝对不允许用电流档或欧姆档去测量电压!
9.试测时应用跃接法,即在表笔接触测试点的同时,注视指针偏转情况,并随时准备
在出现意外(指针超过满刻度,指针反偏等)时,迅速将电笔脱离测试点。
10.测量完毕,务必将“转换开关”拨离欧姆档,应拨到空档或最大交流电压档,以保
安全。
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1.为什么不能用万用电表测电源内阻?
2.测量电压时,万用电表“转换开关”绝对不能置于电流档或电阻档,为什么?
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