1、大学物理实验报告姓名 学号 学院 班级 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、测量电路三部分组成。变
2、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，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。评分(1)直流电流挡 其表头本身就是一个测
3、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=IgRg（I g 为表头满偏电流，R g 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，力矩的方向又发生了变化
4、，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 D1、D 2 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 Ri 和调零电阻 R0 组成。在 a、b 两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻 Rx。测量前，先把两表棒短路即 Rx=0。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。此时，电路中的电流（式1）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。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：（式2）从上式可见，当 和 RZ
5、恒定时，I 仅随 Rx 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，R x 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 Rx ，即 a、b 间开路，I0，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。当 Rx=Rz 时， ，指针I = 2Rz = 12Ig将在刻度线的中央，所以 Rz 又称为中值电阻。综上所述，当 Rx 在 0 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 x 越大，刻度越密。读
6、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 Rx 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 Rx=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 R0 的阻值来满足式 1 的要求，从而达到 I 与 Rx 的函数关系式 2 不变的目的。2. 数字式万用电
7、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
8、械调零”旋钮，使指针指向“0” 。(3)接好表笔（红表笔应插人标有“”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 Rl、R 2、R 3、R 4 的阻值。(2)测出实验板所给的半导体二极管 Dl、D 2 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
9、负） ，将开关合上（打在 ON 处） ，红色灯泡即“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(DC5OO mA),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。【数据记录与处理】一、 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、电压的测量记录表二 用万用表测量图二中的电压及电流 项 目
10、 Uab (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RX R1 R2 R3 R4a b c K + - 6 V 10 2010010 B 20 2010010 B 10 2010010B a b c K 6 V 20 2010010 B 图一 图二标 称 值 (K)测 量 值 (K)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
11、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，否别测量结果是错误的。测量完成后，不能将万用表置于欧姆档。3 在测量电压或电流时，如果不能估计被测值的大小，测量时怎样操作才能保证安全？电压表测量的电压不能超过电压表的量程，电压表测量的电压过大，不仅会烧坏电压表，还会使指针打弯；为了防止该现象发生，可以用试触的方法判断所测电压的范围，并且防止烧坏电压表，试触时选择大量程试触。
