万用表的使用
实验2 万用表的使用
【实验目的】
1．了解万用表的原理；
2．掌握用万用表测电阻、电流和电压的方法；
3．掌握简单电路中电压和电流的测量方法。
【实验原理】
万用表又称多用表，是一种多功能多量程的测量表。一般的万用表可以测量交直流电压和电流、电阻和电量等。有些万用表还可以测量电容、电感、音频电平、晶体管的共发射电流放大系数等电参数。随着数字显示电路的发展，数字式万用表已经大量出现，甚至还出现了微处理器控制的万用表。由于万用表具有功能多、量程多、使用方便、体积小、便于携带和价格低等优点，所以应用相当广泛。下面以指针式万用表为例介绍万用表的结构、测量原理及使用注意事项。
1．万用表的结构
指针式万用表主要由表头、测量线路和转换开关三部分组成。（数字式万用表没有表头，用数模转换和数字显示电路及装置代替表头。）
（1)表头
表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，有万用表的“心脏”之称。万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能，表头的性能参数很多，常用的有灵敏度及内阻。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值。这个数值越小，灵敏度越高。表头内阻是指表头线圈漆包线的直流电阻，这个值越高内阻越大。表头的灵敏度越高，内阻越大，万用表的性能就越好。
图2-1万用表原理电路示意图
mA
V
V
～
A
所有指针式万用表表头上都装有一块表盘，表盘上除了有与各种测量项目相对应的几条标度尺外，还附有各种符号。万用表表盘上的标度尺一般有以下特点：直流电压和直流电流标度尺的刻度是均匀的，其一端用“一”或“DC”表示。交流电压标度尺的刻度不一定均匀，其一端用“∽”或“AC”表示。电流、电压标度尺上还同时标上几组读数，其作用是选择不同量程时便于读数。电阻(欧姆)标度尺刻度是不均匀的，而且零点在右端，左端标“∞”，电阻标度尺的一端用“Ω” 表示。
（2)测量线路
测量线路是由与表头串联和并联的电阻和二极管组成的电路，是万用表的重要组成部分，其作用是将各种不同的被测电量转换成磁电系表头所能接受的直流电流。一般万用表包括多量程直流电流表、多量程直流电压表、多量程交流电流表、多量程欧姆表等几种测量线路。
（3)转换开关
转换开关也称为量程/功能开关。拨动转换开关可以接通不同的测量线路，选择所需的测量项目和量程。万用表原理电路示意图如图2-1所示。
2．万用表的测量原理
    （1）直流电流的测量
图2-2直流电流测量原理电路
R
0.5mA
RA1
A
5mA
50mA
500mA
RA2
RA3
RA4
测直流电流部分实际上是一只多量程直流电流表，原理电路如图2-2所示。被测电流从“+” 端进，“-” 端出。通过改变转换开关的位置，就可改变与微安计并联的电阻，从而改变电流的量程。与微安计并联的电阻称为分流电阻。例如转换开关在50mA档上，RA1与RA2串联构成分流电阻，其余电阻与微安计串联。分流电阻越小，量程越大。图中R是直流调整电位器。
在实际使用时，如果对被测电流的大小不了解，应先选择最大的量程，以防指针被打坏。然后再选择适当的量程，以减少测量误差。
图2-3直流电压测量原理电路
R万用表测交流电流
1V
RA
A
25V
5V
RV1
RV3
RV2
    （2) 直流电压的测量
测直流电压部分实际上是一只多量程直流电压表，原理电路如图2-3所示。被测电压的高电位接“+” 端 、低电位接“-”端。通过改变转换开关的位置，就可改变与微安计串联的电阻，从而改变电压的量程。与微安计串联的电阻称为分压电阻，分压电阻越大，量程越大。电压表的内阻越高，从被测电路取用的电流越小，对被测电路的影响也就越小。
    （3) 交流电压的测量
图2-4 交流电压测量原理电路
R
10V
RA
A
250V
100V
RV1
RV3
RV2
600
VD1
VD2
交流电压的测量原理电路如图2-4所示。由于表头是磁电系测量机构，不能直接测量交流。要测量交流，必须附加整流元件，即图中的二极管VD1、VD2。
图2-5电阻测量原理电路
R0
10
A
100
1k
E
被测交流电压加在“+” 、“-”两端。在正半周时，电流从“+”流入，经VD1到“-”端流出，不经过微安计；在负半周时，电流从“-”端流入，经微安计、二极管VD2到“+”端流出。可见，流过微安计的电流是半波电流，表头指示读数是该电流的平均值。为此表中有一交流调整电位器(图中600Ω电位器)，用来将表头指示读数折换为电压的有效值。通过改变转换开关的位置改变电压的量程。
（4）电阻的测量
测电阻部分的原理电路如图2-5，图中E为干电池。被测电阻接在“+”、“-”两端。被测电阻越小电流越大，则指针转角越大。测量前应先将“+”、“-”两端短接，看指针是否指在零处，即刻度盘的最右端，若不为零，应转动调零电位器R0进行校准。
3．万用表使用注意事项
万用电表测量电量的种类多、量程多，而且结构型式各异。使用时，一定要仔细观察、小心操作，否则轻则测量错误，重则损坏仪表。图2-6是MF-10型万用表的面板图。
转换开关
“Ω”调零
图2-6 MF-10型万用表面板
(1)使用前，看指针是否在零位，如不在零位，要机械调零。
(2)根据测量的对象，将量程/功能开关转至所需的位置。例如测量电阻，将开关尖头旋转至标有“Ω”符号的功能区；如需测量直流电压，将开关的尖头旋转至标有“V”符号的功能区，其余类推。
(3)表笔与万用表的连接。为了方便万用表与待测电路接线，将一根导线的一段焊接上表笔另一端焊接上插头，这样制成的带有表笔和插头的导线有两套，分别为红和黑。万用表有多个接线插孔，如“+” 、“-”、“*”、“2500状”等。与红表笔相连的插头应插在标“+”的插孔中，与黑表笔相连的插头应插在标“-”（或“*”）的插孔中。若极性接反，测量直流时，会撞坏指针或损坏仪表。有的万用表上另有交、直流2500伏的测量端，使用时，黑笔的插头插入“-” 的插孔中，红笔的插头插到2500伏的插孔中。
(4)选用量程范围。为了提高测量的精确度，应选择使表头指针偏转到刻度尺的中间段的量程。
如果事先不知道待测量的大小，应先拨到最大一档上试测，若指针偏转很小，再逐步换用较小量程，直到指针移动到满刻度的三分之二附近为止。但应注意，不可带电转换量程，以免损坏万用表。
图2-8测流过灯泡的电流
图2-7测灯泡两端的电压
(5)测量直流电压。将量程/功能开关置于直流电压功能区内所需的某一量程位置上，红表笔接高电位处，黑表笔接低电位处，见图2-7，表笔不能接反。若无法知道电位的高低，可选用高于待测电压几倍的量程，将表笔迅速地碰一下，根据指针的偏转方向确定待测电压的极性，然后进行测量。若测量1000伏以上的电压，必须使用高绝缘笔和引线，先将接地表笔接于负极，然后将另一笔接在高压测量孔，测量时，应注意安全。
(6)测量直流电流。将量程/功能开关置于直流电流功能区内所需的某一量程位置上，把电路断开，将万用表表串接于电路之中，使电流从红表笔流入万用表，从黑表笔流出，见图2-8，不能接反。
(7)测量交流电压。将万用表的转换开关置于交流电压功能区内所需的某一量程位置上。将两
表笔分别接触被测电压的两端，表笔不分正、负。
图2-9 测电阻
(8)测量电阻。将量程/功能开关置于欧姆功能区内所需的某一量程位置上。再将两表笔短接，调节调零电位器，使指针指示在欧姆标度尺“0”位上，接着用两表笔接触被测电阻两端，见图2-9，读取测量值。每转换一次量程就需进行一次欧姆调零。读数时读欧姆标度尺上的数，将读取的数再乘以倍率数即为被测电阻的电阻值。
由图2-5可知，面板上的“+”端接在万用表内部电池的负极，“-”端是接电池的正极，因此在测量电阻时，电流是“-”端流出，经被测电阻后再回到“+”端，这一点在测量电子元件时，应特别注意。
在对电路中的某一电阻测量时，应将电路中的电源除去，不许在带电的线路上测量电阻，否则不但测量无效，还会损坏表头。
在测量高电阻时(大于10KΩ)应注意不要用手同时接触两表笔的导电部分，以免形成人体的并联电路，带来测量误差。
(9)每次测量完毕后，应将量程/功能开关拨到测交流电压的最高档，以免他人误用，造成仪表损坏；也可避免两支表笔通过其它金属物或直接碰在一起，损耗表内电池。
【实验仪器】
MF-10型指针式万用表、DT9203型数字式万用表、 1、5、7、9号干电池、交流电源、直流电源、电阻、导线、小灯泡、开关。
V～
V
A
A～
Hz
Cx
POWER
HOLD
PNP
NPN
20A
mA
COM
V Hz
hFE
20k
2
20
200
750
1000
200
20
2
200m
20 F
2 F
2nF
20nF
200nF
200
2k
20k
200k
2M
20M
20
200m
20m
2m
200
2m
20m
200m
20
E
E
B
B
C
C
E
E
1000V MAX
DIGITAL  MULTIMETER
DT9203
图2-10 DT9203型数字式万用表面板图
电源开关
转换开关
电容插座
三极管插座
显示屏
数据保持键
DT9203型数字式万用表面板图见图2-10

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