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    完整精品大学物理实验报告之万用表使用

    时间：2020-08-30 11:38:59 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：万用表 告之 物理实验

    　大学物理实验报告

    　 姓名

    　学号

    　学院

    　班级

    　实验 日期

    　20 17

    　年 年 6 6

    　月 月 6 6

    　日

    　实验地点：实验楼 B B4 41 13 3 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

    　评

    　分

    　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。

    　(1) 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 1 是 多量程直流 电流挡 原理图。

    　( (2 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 V V g g =I g g R R g g （ I I g g为表头 满偏电流， R R g 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 2 是 多 量程 电压表原理图。

    　( (3 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，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 图 3 3 是 多量

    　程交流电压表原理图，图中 D D 1 1 、 D D 2 2 为 整流元件。

    　( (4 4) ) 电阻 挡

    　图 图 4 4 是 欧姆表的原理图，它由表头 、 电池、电阻 R R i i 和调零电阻 R R 0 0 组成 。在 a a 、 b b 两端即红、黑两表棒之间可接入待测电阻 R R x x 。测量前，先把两表棒短路即 R R x x = =0 0 。

    　调节调零电阻 R R 0 0 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 1）

    　）

    　式中 R R z z = = R R g g + + R R 0 0 + + R R i i + + 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 R x x 时，将它接入两表棒之间，则电路中的电流为：

    　 （式 2 2）

    　）

    　从上式可见，当 ε ε 和 R R Z Z 恒定时， I I 仅随 R R x x 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 式 2 2 还可以看出， R R x x 越大、 I I 越小，表头指针偏转的角度越小，刻度的间隔也越小。当 R R x x → ∞ ，即 a a 、 b b 间 开路， I I →0 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 ∞ 。当 R R x x = = R R z z 时，

    　I

    　= ε2R z = 12I g ，指针 将在刻度 线的中央，所以 R R z z 又称为中值电阻。

    　综上所述，当 R R x x 在 在 0 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 R x x 越大，刻度越密。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 R x x 在该挡次的中值电阻附近。

    　应该 指出，由于新旧电池内阻 r r 的变化，或者在换挡使用时，由于电路参数的变化，式 1 1 的条件往往不能满足。就是说，当 R R x x = =0 0 时，电路中的电流将不等于 I I g g , , 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 R 0 0 的阻值来满足式 1 1 的要求，从而达到 I I 与 R R x x 的函数关系式 2 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 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 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 0 ”。

    　若不指 “0 0 ”, , 调节 “ 机械调零 ”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，应选择最大程 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 6 实验板所给的电 阻 R R l l 、 R R 2 2 、 R R 3 3 、 R R 4 4 的阻值。

    　(2) 测出实验板所给的半导体二 极管 D D l l 、 D D 2 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 “1 1K K ” 挡）。

    　(4) 把直流电源调至 5 5V V 左右（不得超过 6 6V V) ) ，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 O ON N 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 F OFF 处），灯泡 熄灭 ，将万用电表转换开关置于直流电流挡( ( DC5 5 OO mA, ), 将红表笔接 “1 1 ”, , 黑表笔接 “2 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 U ab (V)

    　U bc (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 U ab (V)

    　U bc (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 R X

    　 R 1

    　R 2

    　R 3

    　R 4

    　 a b c K +

    　 - 6 V 100Ω

    　200Ω

    　 100Ω

    　a b c K

    　 ~

    　 6 V 200Ω

    　图一 图二

    　标 称 值

    　(KΩ)

    　 测 量 值

    　(KΩ)

    　 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 3 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。

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