大学物理实验报告之万用表的使用

1、大 学 物 理 实 验 报 告姓名 学号学院 班级评分实验日期2017 年6 月6 日实验地点：实验楼B413室实验名称万用表的使用组号第组【实验目的】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 .掌握数字万用电表的正确使用方法。【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 验装置板、导线。【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

2、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，具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)直流电流挡

3、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。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。(2)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Vg=I gR ( I g为表头满偏电流，R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2是多量程电压表原理图。（3）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 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

4、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 3是 多量程交流电压表原理图，图中 D、D2为整流元件。（4）电阻挡 图4是欧姆表的原理图，它由表头、电池、电阻 R和调零电阻R组 成。在a、b两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻 R。测量前，先把两表棒短路 即R=0。调节调零电阻R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1 " &十凡+&什 R7（式D式中R=R+R+R+r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R时，将它接入两表棒之间，则电路中的电流为：勺+

5、%（式2）从上式可见，当e和R恒定时，I仅随R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直 接读出被测电阻的数值。从式 2还可以看出，RX越大、I越小，表头指针偏转的角度 越小，刻度的间隔也越小。当 R-8,即a、b间开路，I -0,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8。当R=R时，I = 2R = 1lg,指针将在刻度线的中央，所以 R又称为中值电阻。综上所述，当R在0-8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，R越大，刻度越密。读数

6、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R在该挡次的中值电 阻附近。应该指出，由于新旧电池内阻r的变化，或者在换挡使用时，由于电路参数的变 化，式1的条件往往不能满足。就是说，当 R=0时，电路中的电流将不等于Ig,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零， 以改变R的阻值来满足式1的要求，从而达到I与R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电表是根据模拟量与数字

7、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。具原理方框图如图 5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”旋钮的作用。（2）注意指针是否指“ 0”。若不指“ 0”，调节“机械调零”旋钮，使 指

8、针指向“ 0”。（3）接好表笔（红表笔应插人标有“ 十 ”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（1）测出图6实验板所给的电阻R、R、R、R的阻值。（2）测出实验板所给的半导体二极管 D、D2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”挡）。（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 ONt）,红色灯泡

9、 即“亮”。将万用电表转换开关置于直流电压挡（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 于直流电流挡（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)步骤测出五组数据记录在表中(7)用数字式万用电表重复上述实验。【数据记录与处耦La _, b- ,c_JI圉 II100 a200 a一、交流电压测量记录表一用万用表测量图一中的电压K J.项目uab(V)Ubc(V)q -O /6 V估算值测量值量程、直流电流、电压的测量记录表二用万用表测量图二二中的电压及电流项目Uk (

10、V)Ubc(V)I (mA估算值测量值量程三、电阻的测量记录表三测量不同电阻箱的阻值RXRR2RR4标称值(KQ)测量值(KQ)倍率【原始实验数据粘贴处】【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，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、 交直流电压、电流。）作伏特计/安培计测电压/电流时，因为内阻并不是 无限大/零，会在电路上产生分流/分压，使电压/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。（万用表接入电路，增加了电路 总电阻，导致总电流的减少，形成接入误差。）2. 万用表的欧姆档有什么特点？测量电阻时应注意些什么？ 万用表的欧姆档为非线形分布；不同档位有不同的中值电阻；不同档次之 间通常采用十进制；由内部电池提供工作电流，不允许在电路通电时用欧 姆档测量电阻。测量电阻时首先要调零；根据待测电阻阻值确定档位；指 针在中1/3区域时读数比较准确；不能在闭合电路情况下进行测量，否 别