实验实训一 使用万用表及验证欧姆定律

实验实训一使用万用表及验证欧姆定律一、目的要求1.学习使用万用表测量电阻、直流电压、电流、交流电压、电流。2.验证欧姆定律的正确性。3.应用欧姆定律确定电流值。二、相关知识1.欧姆定律欧姆定律叙述为：线性电阻元件两端的电压与流过的电流成正比，比例常数就是这个电阻元件的电阻值。欧姆定律确定了线性电阻两端的电压与流过电阻的电流之间的关系。欧姆定律的数学表达式为：U=RI式中，R为电阻元件的阻值，单位为欧姆(Ω)；I为流过电阻的电流，单位为安培(A)；U为电阻两端的电压，单位为伏特(V)。欧姆定律也可表示为，这个关系式说明：当电阻元件两端的电压一定时，流过电阻元件的电流与其电阻值成反比，因此，电阻值越大流过电阻的电流就越小。如果把流过电阻元件的电流当成电阻两端电压的函数，画出U-I（又称伏-安）特性曲线，便可确定电阻元件是线性的还是非线性的。如果画出的特性曲线是一条直线，则电阻是线性的；否则就是非线性的，如图1-1所示。（a）线性时不变电阻（b）线性时变电阻（c）非线性时不变电阻（d）非线性时变电阻图1-1线性电阻与非线性电阻2.万用表万用表又叫多用表、三用表（也即电流A，电压V，电阻Ω三用），由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成，是最基本的电子测量工具。万用表是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联或串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等参数值，有的还可以测交流电流、电容量、电感量、温度及半导体（二极管、三极管）的一些参数值。（a）数字式万用表（b）指针式万用表图1-2万用表万用表包括数字式万用表与指针式万用表。目前，数字万用表因读数容易精确度高，过载能力强，使用更简单等优点已渐成主流。3.钳形电流表图1-3钳型电流表与普通万用表不同，普通钳型电流表由电流互感器和电流表组成，可在不断开电路的情况下测量交流负载的电流。但只限于在被测线路电压不超过500V的情况下使用。目前市面所见到的大多数数字钳形万用表，都有万用表的基本几个测量档位，即电阻档，电压档，有的还具有温度和电容档等。要测量电压首先确定你所要测量的电压的交流还是直流，然后把表笔插入对应的孔中，调到电压档，用两根表笔分别放到要测量的电压点上即可，比如一根火线，一根零线。测量交流电流时首先选交流电流档，预估负载电流大小，选择合适量程，按动扳手，打开钳口，将被测载流导线置于穿心式电流互感器的中间，当被测导线中有交变电流通过时，交流电流的磁通在互感器副边绕组中感应出电流。如果是是自动量程直接测量就可以了，如图1-4所示。每次测量只能钳入一根导线。测量时应将被测导线垂直置于钳口的中央，以提高测量的准确度。注意被测线路的电压不能超过钳形表所规定的电压等级（一般不过超过500伏），以防绝缘击穿，人身触电。（a）打开钳口（b）钳住导线图1-4钳形电流表的使用三、仪器设备TK406电工电子技术实验平台、MF47指针式万用表、数字万用表、连接线若干。四、内容步骤1.电阻的测量实验电路如1-5所示。图1-5测量电路（1）将指针万用表红表笔接＋，黑表笔接－（COM）。（2）档位旋转至Ω挡（电阻档），选择合适量程，调零，断开S1，S2，S3，分别测量R1、R2电阻值，填入表1-1中。（3）再使用数字式万用表测量一次，将测量到的电阻值填入表中（注意红表笔接VΩ插孔）。（4）比较这两种万用表的使用特点。表1-1电阻的测量电阻R1R2备注标称值4.7kΩ300Ω断开S1测量值1用指针表测量值2用数字表2.直流电压的测量图1-6直流电压的测量如图1-6所示。将万用表旋转至电压档，选择合适量程，合上S1，S2，S3，接通直流电源，将万用表并联在所测元件两端，分别测量每个元件两端的电压，填入表1-2中。注意测量电压时要能够正确判定元件两端电压的极性。表1-2电压的测量UR1（V）UR2（V）UD（V）备注测量值1使用指针表测量值2使用数字表3.计算流过电阻元件的电流由欧姆定律，计算出流过两个电阻元件的电流，并将计算结果填入表1-3。表1-3电流的计算UR1（V）UR2（V）R1R2IR1（mA）IR2（mA）备注测量值1使用指针表测量值2使用数字表4.通过测量支路电路，验证欧姆定律图1-7直流电流的测量针式万用表旋至直流电流档（数字万用表红表笔移至mA插孔中），接通直流电源（S1闭合），确定好电流的方向后分别测量R1、R2支路以及总电流，测量并将结果填入表1-4中。分析IR1、IR2、与I之间的关系。表1-4直流电流的测量IR1（mA）IR2（mA）I（mA）备注测量值1用指针表测量值2用数字表5.交流电压的测量将万用表旋转交流电压挡（数字万用表红表笔移至VΩ插孔中），接通交流电源开关，将万用表接触每个绕组的两端，分别测量图1-8所示变压器每个绕组的交流电压值，填入表1-5中。图1-8交流电压的测量表1-5测交流电压绕组3-45-66-75-78-9备注测量值1（V）用指针表测量值2（V）用数字表6.用钳型电流表测交流电流（1）将正在运行的待测导线夹入钳形电流表的钳形铁芯内，如图1-4（b）。（2）读取数显屏或指示盘上的读数即可。五、注意事项1.注意极性。正负（红黑）表棒不要接错。不要用电流挡去测电压，用电阻挡去测电压或电流，用电容挡去测带电的电容器等，以免损坏仪表。2.挡位选择。不同的物理量要选择不同的档位，若测量电流电压，要区分是直流还是交流。3.选好量程。测量前应先估值，若不能确定，量程要由大至小，如数字表仅最高位显示数字“1”，其它位均消隐，说明仪表已过载。4.电阻调零。使用指针式万用表测电阻时，要先调零。5.电流要串。测电流时，指针万用表要串联到电路中，钳型电流表要夹住待测导线。6.在线换挡。在测量100V以上电压或0.5A以上电流时禁止在线拨动量程开关，以免触点烧毁。7.用毕复位。测量结束后须将量程开关旋到最大交流电压量程挡位置。六、报告要求根据内容步骤，将得到的数据进行分析，得到欧姆定律的验证报告。分析两种万用表测量值为什么会