萬用電表的使用

1、萬用電表的使用9【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】萬用電表是應(yīng)用最廣泛的電學(xué)儀表之一。常用的萬用電表有指針式和數(shù)字式兩種。 它可以測(cè)量交流電壓、直流電壓、直流電流、電阻、電容、二極管和三極管參數(shù)等電學(xué)量。 因此，它可供實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、工程設(shè)計(jì)、野外作業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)維修等使用。指針式萬用電表的準(zhǔn)確度低，但使用方便。因此，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)、電工測(cè)量、電子測(cè)量等 方面得到廣泛使用。 指針式萬用電表類型很多，但結(jié)構(gòu)上都由表頭、轉(zhuǎn)換開關(guān)、測(cè)量電路三 部分組成。數(shù)字萬用電表是一種功能齊全、精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊的儀表。它顯 示直觀能做到小型化、 智能化，并且可以與計(jì)算機(jī)接口組成自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。數(shù)字萬用電表按顯示位數(shù)分，可以分

2、為三位半、四位半、五位、六位、八位等；按測(cè)量速度分為高速和低 速；按重量、體積分，可分為袖珍式、便攜式和臺(tái)式；按A/D變換方式分，可分為直接變換型和間接變換型?；鶢柣舴蛏胶?jiǎn)介基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff,18241887）德國(guó)物理學(xué)家。當(dāng)他21歲在柯尼斯堡就讀期間，就根據(jù)歐姆定律總結(jié)出網(wǎng)絡(luò)電路的兩個(gè)定律 （基爾霍夫電路定律），發(fā)展了歐姆定律，對(duì)電路理論作出了顯著成績(jī)。大學(xué)畢業(yè)后，他又著手把電勢(shì)概念推廣到穩(wěn)恒電路。長(zhǎng)期以來，電勢(shì)與電 壓這兩個(gè)概念常常被混為一談，當(dāng)時(shí)都稱為電張力”?；鶢柣舴蛎鞔_區(qū)分了這兩個(gè)概念，同時(shí)又指出了它們之間的聯(lián)系。在光譜研究中，他與本生合作，

3、開拓出一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域一譜分析，采用這一新方法，發(fā)現(xiàn)了兩種新元素銫（1860年）和銣（1861年）。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繄D6-1基爾霍夫1、了解萬用電表的基本構(gòu)造及原理；2、學(xué)習(xí)用萬用電表測(cè)量電流、電壓、電阻等物理量；3、學(xué)習(xí)用萬用電表檢查電路的故障及檢測(cè)二極管、三極管等?！緦?shí)驗(yàn)儀器】指針式萬用電（MF-47 ）、數(shù)字式萬用電表（DT890B ）、干電池2節(jié)（新、舊各一）、電1只（C阻2個(gè)（大、小各一）、二極管一只、三極管二只（NPN型、PNP型各一）、電容器 > 1uF）、直流穩(wěn)壓電源、單刀開關(guān)、導(dǎo)線。功 能 轉(zhuǎn) 換 旋 鈕電源開關(guān)電阻調(diào)零旋鈕DIC-'T*.耳 JLUh»C

4、rtADT89OQ E如 E L-lii G. I表筆插孔表 筆 插 孔"gw表筆插孔可勺.h ,：4功 能 轉(zhuǎn) 換 旋 鈕圖6-2（ a）指針式萬用表圖6-2 （b）數(shù)字式萬用表【萬用電表基本構(gòu)造及原理】下面介紹指針式和數(shù)字式萬用電表的基本構(gòu)造和工作原理。一、指針式萬用表1、基本構(gòu)造指針式萬用電表（以下簡(jiǎn)稱萬用表）有一個(gè)共用表頭（微安表），內(nèi)部有多種不同的電路，表頭與不同的電路配接就構(gòu)成了多種功能多種量程的電表。其基本構(gòu)造有三部分。（1）表頭：這是指示部分，是萬用表的核心部件，萬用表的重要性能就取決于表頭。（2）轉(zhuǎn)換裝置：一般由轉(zhuǎn)換開關(guān)、表筆、插孔等組成，用于選擇不同的測(cè)量功能及量

5、程， 也就是選擇不同的測(cè)量電路。與此相對(duì)應(yīng)，表盤上刻有各種功能相應(yīng)的刻度。（3 ）測(cè)量電路：主要由分流電阻和分壓電阻等元件組成。不同的測(cè)量電路其作用是把不同 的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成表頭指示的電學(xué)量，例如把被測(cè)的大電流通過分流電阻轉(zhuǎn)換成表頭能夠承受的小電流。Rg圖6-3（ a）多量程直流電流檔R1: R5R3R7R3R9R1O圖8 2圖6-3（ b）多量程直流電壓檔2、基本原理分為開路式和閉路式電路，如圖6-3 （a）所示為6-3 （b）所示。此二者工作原理電流表是表頭與分流電阻相連構(gòu)成的， 閉路式電路。電壓表是表頭與分壓電阻相連構(gòu)成的，如圖 在這里都不再贅述。下面僅對(duì)歐姆表（萬用表的歐姆 檔是一個(gè)多量

6、程的歐姆表）的原理作簡(jiǎn)單的介紹。如圖6-4和圖6-5 （ a）所示，虛線框內(nèi)為歐姆表的原理電路圖。表內(nèi)電源（干電池）電壓為表頭內(nèi)阻為Rg，滿偏電流為Ig，R為限流電阻,Rx為被測(cè)電阻。由全電路歐姆定律可知:Ix=Rg+R + RxI(6-1)圖6-4RoIRxDiD2wI wR1Ri2R13R14圖6-5（ a）歐姆檔原理圖圖6-5 （ b ）多量程交流電壓 檔這就是歐姆表的刻度公式。E、Rg、R 是定的，當(dāng)Rx =0時(shí)，指針滿偏，此刻度阻 值標(biāo)為“ 0” Q ;當(dāng)Rx= 8時(shí)（斷路），指針不動(dòng)，此刻度阻值為“8” ；當(dāng)Rx取其他各值 時(shí)，指針?biāo)傅腎x與Rx都是一一對(duì)應(yīng)的，只要在指針?biāo)傅倪@

7、些位置上直接標(biāo)出Rx的值就得到歐姆檔的刻度了。滿偏電流(6-2)1 廠 RFR(Rg +R)就是歐姆表的內(nèi)阻。當(dāng)被測(cè)電阻Rx =Rg +R時(shí)，I _x 2(Rg +R) 2 g，此時(shí)指針正指刻度的中央，此刻度所示的阻值稱歐姆表的中值電阻，用R中表示，有即中值電阻等于歐姆表的內(nèi)阻。中值電阻是歐姆表的重要特征數(shù)值。從刻度公式(6-3)1=一E一可知，歐姆表的刻度是R中+ RxRx的變化很不明顯，測(cè)量誤差大；同理,不均勻的。當(dāng)Rx : R中時(shí)，1x0 ,指針的偏轉(zhuǎn)隨當(dāng)Rx ： R中時(shí)，I x止旦=I g，測(cè)量誤差也很大。因此為了提高電阻的測(cè)量精度，一般取 R中在刻度弧線的1/5 4/5范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量

8、。上述原理是假定電源電壓 E為恒定不變的，但實(shí)際上這是不可能的。 當(dāng)E下降而Rg和 R仍保持不變時(shí)，即使 Rx =0指針也不會(huì)指“ 0”。為了消除這一誤差，萬用表的歐姆檔還 裝有“電阻調(diào)零”旋鈕，實(shí)際上就是一個(gè)可變電阻器，它與R聯(lián)用，作用就是在 Rx =0時(shí),即使E下降也能將指針調(diào)到“ 0”。二、數(shù)字式萬用電表1、基本原理數(shù)字式萬用表是根據(jù)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換來完成測(cè)量的， 顯示出來。其原理方框圖如圖6-6所示，主要包括直流電壓變換器、 顯示器和邏輯控制電路等部件。直流電壓變換器的作用是把被測(cè)量它能用數(shù)字把測(cè)量結(jié)果 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器、 (如電流、電阻等)變換為 再把結(jié)果經(jīng)過電壓；模-數(shù)

9、轉(zhuǎn)換器則是把電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；計(jì)數(shù)器可對(duì)數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算，譯碼系統(tǒng)送往顯示器進(jìn)行數(shù)字顯示；邏輯控制電路主要對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制及協(xié)調(diào)各部件的工 作，并能使其自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量。輸入數(shù)字式萬用表的核心部件是一塊模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)。多數(shù)數(shù)字式萬用表輸入的直流電壓基本量程約為200mV高于200mV的測(cè)量都是通過電阻進(jìn)行分壓后進(jìn)行的。所以200mV量程檔是它準(zhǔn)確度最高的檔位，其他各檔直流電壓的測(cè)量準(zhǔn)確度，還要受電阻分壓比 的不確定度的影響。交流電壓、直流電流、交流電流和電阻檔的測(cè)量，則和模擬式萬用表一樣，是通過電表改裝和量程的擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字式萬用表主要按顯示的位數(shù)來分類，位數(shù)指數(shù)字萬用表完整地顯示

10、數(shù)字的最大位 數(shù)?？梢燥@示出09這十個(gè)數(shù)字，稱為“一個(gè)整位”不足的稱為“半位”。例如，能顯示“999999”時(shí)稱為“六位”最大能顯示“1999”的稱為“三位半”。半位都是出現(xiàn)在最高位。目前常見（不顯示）的有3 -位（三位半）和4丄位（四位半）兩種。所謂半位，是指第一位只能是02 2。其他依和1數(shù)字。以三位半萬用表的200mV電壓量程為例，最大測(cè)量值為199.9mV （位）次類推。2、數(shù)字萬用表的使用知識(shí)和操作技巧表明電（1 ）接通電源，檢查電池電壓 按下電源開關(guān) POWE于“ON ,接通電源。這時(shí)如顯示屏顯示電池不足符號(hào)時(shí)， 池電壓不足，需要更換電池，數(shù)字萬用表一般使用9V積成電池。（2）輸入

11、端的選擇和連接數(shù)字萬用表一般有四個(gè)輸入端，分別為：“COM、“V/0 ”、“200mA和“ 10A”。其中“COM是公共端（接黑表筆），萬用表作任何功能測(cè)量時(shí)，都要使用這一輸入端?！?V/O ”輸入端是用于電阻和電壓測(cè)量的。“200mA和“ 10A”輸入端是分別用于小電流和大電流測(cè)量的。如圖6-2 （b）所示。（3）測(cè)量前應(yīng)先把萬用表置于正確合理的功能和量程檔上在測(cè)量交直流電流或電壓前，應(yīng)把量程開關(guān)預(yù)先置于該項(xiàng)目的最大量程處。注意：萬用表處于電流或電阻擋時(shí)，千萬不要去測(cè)量電壓，如果無意中碰上一個(gè)電壓源，也是危險(xiǎn)的， 可能會(huì)造成數(shù)字萬用表不可恢復(fù)的損壞?！臼褂萌f用表注意事項(xiàng)】1、首先要明確測(cè)量什

12、么物理量，切勿用錯(cuò)功能檔，比如錯(cuò)用電流檔測(cè)電壓，或錯(cuò)用歐 姆檔測(cè)電流等。2、 無論測(cè)哪個(gè)物理量，都必須首先對(duì)電表進(jìn)行“機(jī)械調(diào)零”，即調(diào)整表蓋下部中央的調(diào) 零螺絲，使表針正指零刻度。3、選擇合適的量程。先估計(jì)被測(cè)量程的大小，根據(jù)估計(jì)選擇合適的量程。如果被測(cè)量的大小無法估計(jì)，應(yīng)先選較大的量程進(jìn)行測(cè)試，以防電表過載。若指針偏轉(zhuǎn)過小，則將量逐步減小，直至選擇到指針偏轉(zhuǎn)盡可能大的合適量程為止。4、測(cè)量直流電壓或直流電流時(shí)，注意正、負(fù)極不能接錯(cuò)，紅表筆接高電勢(shì)端，黑表低電勢(shì)端。執(zhí)表筆的手切勿直接觸表筆的金屬部分。 測(cè)試時(shí)若無把握，應(yīng)先采用躍接法， 即在 表筆接觸測(cè)量點(diǎn)的同時(shí)注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)， 如有異常表

13、筆立即跳離測(cè)量點(diǎn)， 然后考慮更正 方法。5、 使用歐姆檔測(cè)量電阻時(shí)，除了“機(jī)械調(diào)零”以外，還必須進(jìn)行“歐姆調(diào)零”。將兩表 筆短接，調(diào)整“ Q”旋鈕，使指針滿偏，指在“ 0” Q刻度線上。若換用不同的量程（倍率）, 必須重新進(jìn)行“歐姆調(diào)零”。（數(shù)字式萬用表不必作機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零。 ）6、萬用表用畢后，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到交流電壓最高檔，以保護(hù)電表。特別不能停在歐姆檔，以免兩表筆不慎短路，致使表內(nèi)電池長(zhǎng)時(shí)間放電，損壞電池和電表。 數(shù)字式萬用表用畢后應(yīng)將表內(nèi)電源開關(guān)彈出，即斷開?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求】1、測(cè)量電阻（歐姆檔）（1）將指針式萬用電表“機(jī)械調(diào)零”以后，先選擇合適的量程測(cè)量小電阻，量程選好 后，先

14、作“歐姆調(diào)零”后進(jìn)行測(cè)量。然后改用大倍率的量程，重新進(jìn)“歐姆調(diào)零”，測(cè)量大電阻。（2）用數(shù)字式萬用表對(duì)上述兩個(gè)電阻再測(cè)量一次。小電阻大電阻標(biāo)稱值（Q）指針式數(shù)字式測(cè)量值（Q）2、測(cè)量直流電壓（直流電壓檔）（1） 選擇合適的量程測(cè)量干電池的空載電壓，根據(jù)測(cè)量結(jié)果判定干電池的新、舊。（略高于1.5V為新電池，1.5V以下為舊電池，1.2V以下基本不能再用。）（2） 將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)到8V，然后用萬用電表合適的量程進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。 以上兩次測(cè)量先使用指針式萬用電表，后使用數(shù)字式萬用電表。3、測(cè)量交流電壓（交流電壓檔） 用兩種萬用電表的交流電壓檔的合適量程測(cè)量實(shí)驗(yàn)桌上交流電源插座上的交流電壓，

15、意手千萬不能接觸表筆的金屬部分。R =50gb4、測(cè)量直流電流（直流電流檔）（1）按圖6-7所示連接電路，并估算ab支:-E =8V路和ac支路上的電流。然后將指針式萬用電表 選擇合適的量程，先串接到 a、b間測(cè)量小電阻 支路上的電流，后改變量程串接到a、c間測(cè)量大電阻支路上的電流。注意，電源電壓調(diào)到8V以后不要再改變。圖6-7（2） 以上測(cè)量用數(shù)字式萬用表再做一次。數(shù)字萬用表的黑表筆仍插在COM孔，紅表 筆改插到 mA孔或20A孔（被測(cè)電流在 200mA以下插mA孔，在200mA 20A之間插20A 孔）。5、用電壓法檢查電路故障（直流電壓檔）用圖7所示電路，將a、b、c三點(diǎn)連到一起，相鄰兩

16、組的同學(xué)互設(shè)故障，然后用“電 壓法”檢查電路的故障所在。 方法是：將萬用表的直流電壓檔的量程調(diào)到大于或等于電源電 壓，先檢查電源是否正常，若正常， 再?gòu)恼龢O開始沿電流方向順序檢查各段電路和節(jié)點(diǎn)，電 壓出現(xiàn)反常之處即為故障所在。6、判別二極管的極性及好壞甚至更大，二者相差越大越 負(fù)極時(shí)，選用歐姆格R X 1K 如（1）用指針式萬用表判別（歐姆檔）窮大，則該二極管是好管子，電阻較小的那一次黑表筆接觸的是二極管的正極（黑表筆為表內(nèi)電池的正極）。應(yīng)該指出的是，二極管是非線性元件，正向電流與正向電壓不成正比，歐 姆檔選用不同的倍率測(cè)得的正向電阻有所不同。如果前、后兩次測(cè)得的電阻都是無窮大， 幾乎為零，則

17、說明二極管內(nèi)部短路（被擊穿） 沒有單向?qū)щ娦?。這三種情況的管子都是壞的。（2）用數(shù)字式萬用表判別（檔）將數(shù)字式萬用表的旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到“4H'二極管具有單向?qū)щ娦裕?反向電阻要比正向電阻大幾百倍以上， 好，通常說正向?qū)?，反向截止。用萬用表來判別二極管的正、 倍率（或RX 100倍率，避免用RX 1或RX 10倍率），兩支表筆分別接觸二極管的兩極， 果第一次測(cè)得兩極間的電阻較?。s向百Q(mào)至幾千Q之間），對(duì)掉表筆后測(cè)得的電阻接近無說明二極管內(nèi)部斷路； 如果兩次測(cè)得的電阻都 ；如果兩次測(cè)得的電阻差不多，則說明二極管檔，二極管導(dǎo)通時(shí)屏上顯示正向電壓降的值， 通常為零點(diǎn)幾伏特， 二極管截止時(shí)屏上顯

18、示過量狀態(tài)“1 ”。導(dǎo)通時(shí)紅表筆所接的是二極管的正極（數(shù)字萬用表的紅表筆是表內(nèi)電池的正極，這一點(diǎn)與指針式萬用表正好相反）。若兩次測(cè)試均顯示“000”，則二極管已被擊穿；兩次測(cè)試均顯示過量狀態(tài) “1”，則二極管內(nèi)部斷路。7、判別三極管的管型和極性，測(cè)量三極管的直流放大倍數(shù)hFE值（1）用指針式萬用表判別和測(cè)量判別管型和基極 b粗略地說，三極管的內(nèi)部是兩個(gè) PN結(jié)的組合。指針式萬用表選擇歐姆檔 RX 1K倍率（或R X 100倍率），手拿管體，三個(gè)極向上，假定其中一個(gè)極（例如中間一極）是基極（b極），用紅表筆接觸假定基極，黑表筆分別與另外兩極相接，如果兩次測(cè)得的阻值都較小，（指針偏轉(zhuǎn)角度較大），則

19、說明三極管是 PNP型的，且假定基極（紅表筆所接）就是基極。為了驗(yàn)證判斷正確與否，可交換表筆如是再測(cè)， 若兩次測(cè)得的阻值都接近無窮大（指針幾乎不動(dòng)），則驗(yàn)證了前述判斷肯定是正確的。如果測(cè)試情況與上述正好相反，則說明三極管是NPN型的，假定基極也是正確的。判別集電極c和發(fā)射極e通常用放大性能比較法來判別集電極c和發(fā)射極e。具體方法是：對(duì)于PNP型三極管，除已知基極b外,假定另外兩極中的一極是c極，用紅表筆與其接觸，黑表筆與第三極接觸，并用濕手指捏住b極與假定c極（等于加一個(gè)偏置電阻），觀察指針的偏轉(zhuǎn)；然后改換假定對(duì) 掉表筆，仍用濕手指捏住b極與假定c極，再觀察指針的偏轉(zhuǎn)。 兩次中指針偏轉(zhuǎn)角度大的

20、那 一次的假定是正確的，紅表筆所接的是c極，黑表筆所接的是 e極。對(duì)于NPN型的三極管，用黑表筆去接觸假定c極，濕手指捏在基極與黑表筆之間，方法與上述相同，偏轉(zhuǎn)角度大的那一次黑表筆所接的是現(xiàn)在一般常用的三極管， 如果手拿管體，剖面正對(duì)自己，個(gè)極向下，則三個(gè)極的排列順序是e、b、c,如圖6-8所示。c極。測(cè)量直流放大倍數(shù) hFE值e b c圖6-8將三極管按照管型和先將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至 ADJ檔，進(jìn)行電阻調(diào)零，然后再旋至 極性的順序插入相應(yīng)的插孔內(nèi)，從hFE刻度上即可讀出三極管直流放大倍數(shù)的大小。以上判別管型、極性及測(cè)量直流放在倍數(shù)三步還可以并作一步做。就是轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至 RX 10檔并電阻調(diào)零后再旋

21、至 hFE檔，將被測(cè)三極管直接插入測(cè)孔內(nèi)，插對(duì)了就顯示放大倍 數(shù)，插錯(cuò)了就不顯示或顯示不正常。（2）用數(shù)字式萬用表判別和測(cè)量用數(shù)字式萬用表判別三極管的管型、極性和測(cè)量直流放大倍數(shù)時(shí)，不使用歐姆檔，而采用PN結(jié)檔“41-”，可把一個(gè)三極管視為兩個(gè)二極管的組合，應(yīng)該怎么去判別和測(cè)量，請(qǐng) 同學(xué)們自己好好想一想，動(dòng)手去做。hFE 檔,NPN型PNP型指針式表所測(cè)數(shù)字式表所測(cè)hFE值8、測(cè)試電容器的性能用指針式萬用表來測(cè)試電容器的性能，是利用電容器充、放電的原理。使用歐姆檔，對(duì)中等容量的電容器（0.1 U F 100u F之間），可取RX 1K倍率。先將電容器的兩極短接一下， 進(jìn)行放電。然后再將兩支表筆

22、與電容器的兩極相接，（1）如果指針擺動(dòng)一定的角度（表內(nèi)電池對(duì)電容器充電） 處（充電完畢），表明該電容器性能正常。，然后又較快地返回到“8”（2） 容量下降。（3）（4）（5） 微微擺動(dòng)，（6）指針擺動(dòng)一下后不能回到“8”處，而是停止某一刻度上，表明該電容器漏電， 若漏電電阻小，即漏電厲害，就不能再用。若指針不動(dòng)，仍停在“8”處，表明該電容器內(nèi)部斷路，不能用。若指針擺到“ 0”刻度附近不返回，表明該電容器內(nèi)部已被擊穿，不能用。對(duì)于小容量的電容器，指針擺動(dòng)很不明顯，可反復(fù)地交換表筆，如果指針反復(fù)地 則表明該容器性能正常。用數(shù)字式萬用表測(cè)量電容量的大小轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至Cx檔，選擇合適的量程, 零。先將被

23、測(cè)電容器放電，然后將兩極插入 是被測(cè)電容的大小。按下表內(nèi)電源的開關(guān)，即打開，屏顯會(huì)自動(dòng)校Cx的插孔內(nèi)（不用表筆），屏上顯示的讀數(shù)就電容值標(biāo)稱值（U F）測(cè)量值（U F）萬用表還有其他測(cè)試功能，本實(shí)驗(yàn)不再介紹。【思考題】（1）指針式萬用表由哪幾部分組成？使用時(shí)應(yīng)注意哪些問題？使用歐姆檔電表黑表筆接內(nèi) 部電池哪一極？（2）數(shù)字萬用表使用時(shí)，黑測(cè)試表筆應(yīng)插入什么位置？（3）比較實(shí)驗(yàn)中兩種不同電壓量程檔測(cè)量同一電壓所得結(jié)果，判斷使用哪一檔更合理，想 一想為什么？附錄 6-1 指針式和數(shù)字萬用表主要性能技術(shù)指標(biāo)0-100 卩 A-2.5mA-25 mA-250 mA-2.5A精度：± 2.5% 0-2.5V-10V-5