(完整精品)大学物理实验报告之万用表的使用

大学物理实验报告大学物理实验报告 姓名姓名 学号学号 学院学院 班级班级 实验日期实验日期 20172017 年年 6 6 月月 6 6 日日 实验地点 实验楼实验地点 实验楼 B413B413 室室 实验名称实验名称 万用表的使用万用表的使用 组号组号第第 组组 实验目的实验目的 1 1 了解万用电表的结构原理 了解万用电表的结构原理 2 2 学会正确使用万用电学会正确使用万用电表测量电学量 表测量电学量 3 3 掌握数字万用电表的正确使用方法 掌握数字万用电表的正确使用方法 实验器材实验器材 指针式万用电表 数字式万用电表 电阻箱 电阻两支 直流电源 实指针式万用电表 数字式万用电表 电阻箱 电阻两支 直流电源 实 验装置板 导线 验装置板 导线 实验原理实验原理 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 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 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 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 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 不同的测量项目 测量线路的结构是不同的 评评 分分 1 直流电流挡直流电流挡 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 并联电阻越小 量程也就越大 图不同的量程 并联电阻越小 量程也就越大 图 1 是多量程直流电流挡原理图 是多量程直流电流挡原理图 2 直流电压挡直流电压挡 表头本身也是一个量程很小的直流电压表 其量程为表头本身也是一个量程很小的直流电压表 其量程为 Vg IgRg Ig为表头满偏电流 为表头满偏电流 Rg为表头内阻 为表头内阻 根据分压原理 表头与不同的电阻串 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 图联就能得到不同的量程 图 2 是多量程电压表原理图 是多量程电压表原理图 3 交流电压挡交流电压挡 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 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 3 是多量程交流电压表原理图 图中是多量程交流电压表原理图 图中 D1 D2为整流元件 为整流元件 4 电阻挡电阻挡 图图 4 是欧姆表的原理图 它由表头 电池 电阻是欧姆表的原理图 它由表头 电池 电阻 Ri和调零电阻和调零电阻 R0组组 成 在成 在 a b 两端即红 黑两表棒之间可接入待测电阻两端即红 黑两表棒之间可接入待测电阻 Rx 测量前 先把两表棒短路 测量前 先把两表棒短路 即即 Rx 0 调节调零电阻 调节调零电阻 R0使表头指针指到刻度线右端的满刻度 即欧姆表的零点 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 电路中的电流此时 电路中的电流 式 式 1 式中式中 Rz Rg R0 Ri r 称为欧姆表的综合电阻 这一步骤称为欧姆表的调零 称为欧姆表的综合电阻 这一步骤称为欧姆表的调零 测量未知电阻测量未知电阻 Rx时 将它接入两表棒之间 则电路中的电流为 时 将它接入两表棒之间 则电路中的电流为 式 式 2 从上式可见 当从上式可见 当 和和 RZ恒定时 恒定时 I 仅随仅随 Rx而变 它们之间有一一对应的关系 如果而变 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 那么在测量未知电阻时就可以在刻度线上在刻度线上不同位置刻出相应的电阻值 那么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 从式直接读出被测电阻的数值 从式 2 还可以看出 还可以看出 Rx越大 越大 I 越小 表头指针偏转的角越小 表头指针偏转的角 度越小 刻度的间隔也越小 当度越小 刻度的间隔也越小 当 Rx 即 即 a b 间开路 间开路 I 0 指针在刻度线左端 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位置不动 所以刻度线左端的欧姆刻度为 当 当 Rx Rz时 时 指针 指针 I 2Rz 1 2Ig 将在刻度线的中央 所以将在刻度线的中央 所以 Rz又称为中值电阻 又称为中值电阻 综上所述 当综上所述 当 Rx在在 0 之间变化时 指针将在刻度线右端到左端位置间变化 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 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 Rx越大 刻度越大 刻度 越密 读数时必须注意 越密 读数时必须注意 为了精细地读数 万用电表中欧姆挡都有多种挡次 不同挡次的中值电阻是不为了精细地读数 万用电表中欧姆挡都有多种挡次 不同挡次的中值电阻是不 同的 不同挡次之间通常采用十进制 具体线路较复杂 不在这里讲述 测量时 同的 不同挡次之间通常采用十进制 具体线路较复杂 不在这里讲述 测量时 究竟应选择哪一挡次 这要看被测电阻的值而定 原则上应尽量选用究竟应选择哪一挡次 这要看被测电阻的值而定 原则上应尽量选用 Rx在该挡次的在该挡次的 中值电阻附近 中值电阻附近 应该指出 由于新旧电池内阻应该指出 由于新旧电池内阻 r 的变化 或者在换挡使用时 由于电路参数的变的变化 或者在换挡使用时 由于电路参数的变 化 式化 式 1 的条件往往不能满足 就是说 当的条件往往不能满足 就是说 当 Rx 0 时 电路中的电流将不等于时 电路中的电流将不等于 Ig 表买表买 的指针并不指在刻度线右端的零欧姆处 产生了系统误差 因此测量前必须通过调的指针并不指在刻度线右端的零欧姆处 产生了系统误差 因此测量前必须通过调 零 以改变零 以改变 R0的阻值来满足式的阻值来满足式 1 的要求 从而达到的要求 从而达到 I 与与 Rx的函数关系式的函数关系式 2 不变的目不变的目 的 的 2 数字式万用电表数字式万用电表 数字式万用电表是根据模拟量与数字量之间的转换来完成测量的 它能用数字数字式万用电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 其原理方框图如图把测量结果显示出来 其原理方框图如图 5 所示 主要包括直流电压变换器 模 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 測量 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 计測量 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 并能使其自动重复测量 控制电路主要对整机进行控制及协调各部件的工作 并能使其自动重复测量 实验步骤实验步骤 1 1 准备准备 1 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 清清 转换开关转换开关 和欧姆和欧姆 调零调零 旋钮的作用 旋钮的作用 2 2 注意指针是否指注意指针是否指 0 0 若不指 若不指 0 0 调节调节 机械调零机械调零 旋钮 使旋钮 使 指针指向指针指向 0 0 3 3 接好表笔 红表笔应插人标有接好表笔 红表笔应插人标有 号的孔 号的孔 4 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 根据待测量的种类 交流或直流电压 电流或电阻等 及大小 将将 选择开关选择开关 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 或倍率 2 2 测量测量 1 1 测出图测出图 6 6 实验板所给的电阻实验板所给的电阻 Rl R2 R3 R4的阻值 的阻值 2 2 测出实验板所给的半导体二极管测出实验板所给的半导体二极管 Dl D2的正 反向电阻阻值 的正 反向电阻阻值 黑表笔为正电压端 黑表笔为正电压端 3 3 观察电解电容的漏电电流 用观察电解电容的漏电电流 用 1 1K 挡 挡 4 4 把直流电源调至把直流电源调至 5 5V 左右 不得超过左右 不得超过 6 6V 并把实验板接到电源 并把实验板接到电源 上 注意正 负端 红接正 黑接负 上 注意正 负端 红接正 黑接负 将开关合上 打在 将开关合上 打在 ON 处 处 红 红 色灯泡即色灯泡即 亮亮 将万用电表转换开关置于直流电压挡 将万用电表转换开关置于直流电压挡 DC1010V 测出 测出 此时灯泡两端的电压值 此时灯泡两端的电压值 5 5 将开关断开 打在将开关断开 打在 OFF 处 处 灯泡熄灭 将万用电表转换开关置 灯泡熄灭 将万用电表转换开关置 于直流电流挡于直流电流挡 DC5OO5OOmA 将红表笔接将红表笔接 1 1 黑表笔接黑表笔接 2 2 灯泡变亮 灯泡变亮 测出此时的直流电流值 测出此时的直流电流值 6 6 重复 重复 1 1 5 5 步骤测出五组数据记录在表中 步骤测出五组数据记录在表中 7 7 用数字式万用电表重复上述实验 用数字式万用电表重复上述实验 数据记录与处理数据记录与处理 一 一 交流电压测量记录交流电压测量记录 表一 用万用表测量图一中的电压 项目Uab V Ubc V 估 算 值 测 量 值 量 程 二 直流电流 电压的测量记录二 直流电流 电压的测量记录 表二 用万用表测量图二中的电压及电流 项目 Uab V Ubc V I mA 估 算 值 测量值 量 程 三 电阻的测量记录三 电阻的测量记录 表三 测量不同电阻箱的阻值 RX R1R2R3 R4 a b c K 6 V 100 200 100 a b c K 6 V 200 图一 图二 标 称 值 K 测 量 值 K 倍 率 原始实验数据粘贴处原始实验数据粘贴处 思考题思考题 1 万用表可以用来测量哪些物理量 什么是电表的接入误差 一般万用表一般万用表 分成用来测电阻的欧姆档 测量直流电流的直流安培档 测分成用来测电阻的欧姆档 测量直流电流的直流安培档 测 量直流电压的直流伏特档 测量交流电流的交流安培档 测量交流电压量直流电压的直流伏特档 测量交流电流的交流安培档 测量交流电压 的交流伏特档以及测量大电流的专用插口 的交流伏特档以及测量大电流的专用插口 故万用表可以用来测量电阻 故万用表可以用来测量电阻 交直流电压 电流 交直流电压 电流 作伏特计 作伏特计 安培计测电压安培计测电压 电流时 因为内阻并不是电流时 因为内阻并不是 无限大无限大 零 会在电路上产生分流零 会在电路上产生分流 分压 使电压分压 使电压 电流与接入前产生差异 电流与接入前产生差异 此接入影响所造成的结果就称接入误差 此接入影响所造成的结果就称接入误差 万用表接入电路 增加了电路 万用表接入电路 增加了电路 总电阻