万用电表基原理.doc

万用电表的基本原理 一、万用表的基本功能 万用电表又叫做复用电表，通常称为万用表。它是一种可以测量多种电量的多量程便携式仪表，由于它具有测量的种类多，量程范围宽，价格低以及使用和携带方便等优点，因此广泛应用于电气维修和测试中。 一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等，有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、电容、电感以及晶体管的 ? 值等。 二、万用表的基本原理 万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。 万用表的表头是进行各种测量的公用部分。表头内部有一个可动的线圈(叫做动圈)，它的电阻Rg称为表头的内阻。动圈处于永久磁铁的磁场中，当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转。固定在动圈上的指针随着动圈一起偏转的角度，与动圈中的电流成正比。当指针指示到表盘刻度的满标度时，动圈中所通过的电流称为满偏电流Ig。Rg与Ig是表头的两个主要参数。 1. 直流电压的测量 图2-16 简单的直流电压表将表头串联一只分压电阻R 图2-16 简单的直流电压表 测量时将电压表并联在被测电压Ux的两端，通过表头的电流与被测电压Ux成正比 在万用表中，用转换开关分别将不同数值的分压电阻与表头串联，即可得到几个不同的电压量程。 【例2-9】如图 【例2-9】如图2-17所示某万用表的直流电压表部分电路，五个电压量程分别是U1 = 2.5 V，U2 = 10 V，U3 = 50 V，U4 = 250 V，U5 = 500 V，已知表头参数Rg = 3 k?，Ig = 50 ?A。试求电路中各分压电阻R1、R2、R3、R4、R5 。 解:利用电压表扩大量程公式R = (n ? 1) Rg，其中n = (Un/Ug)，Ug = RgIg = 0.15 V。 (1)求R1： n1= (U1/Ug) = 16.67，R1 = (n ? 1) Rg = 47 k? (2)求R2：把Rg2 = Rg ? R1 = 50 k? 视为表头内阻，n2 = (U2/U1) = 4，则 R2 = (n ? 1)Rg2 = 150 k? (3) 求R3：把Rg3 = Rg ? R1 ? R2 = 200 k? 视为表头内阻，n3 = (U3/U2) = 5，则 图2-17 例题2-9R3 = (n ? 1)Rg3 = 图2-17 例题2-9 (4) 求R4：把Rg4 = Rg ? R1 ? R2 ? R3 = 1000 k? 视为表头内阻，n4 = (U4/U3) = 5，则 R4 = (n ? 1)Rg4 = 4000 k? = 4 M? (5)求R5：把Rg5 = Rg ? R1 ? R2 ? R3 ? R4 = 5 M? 视为表头内阻，n5 = (U5/U4) = 2，则 R5 = (n ? 1)Rg5 = 5 M? 2. 直流电流的测量 将表头并联一只分流电阻R，即构成一个最简单的直流电流表，如图2-18所示。 设被测电流为Ix ，则通过表头的电流与被测电流Ix成正比，即 图2-19 图2-19 多量程的直流电流表 图2-1 图2-18 简单的直流电流表 分流电阻R由电流表的量程IL和表头参数确定 实际万用表是利用转换开关将电流表制成多量程的，如图2-19所示。 3. 电阻的测量 万用表测量电阻(即欧姆表)的电路如图2-20所示。 可变电阻R叫做调零电阻，当红、黑表笔相接时(相当于被测电阻Rx = 0)，调节R的阻值使指针指到表头的满刻度， 即 万用表电阻档的零点在表头的满度位置上。而电阻无穷大时(即红、黑表笔间开路)指针在表头的零度位置上。 当红、黑表笔间接被测电阻Rx时，通过表头的电流为 可见表头读数I与被测电阻Rx是一一对应的，并且成反比关系，因此欧姆表刻度不是线性的。 三、万用表的使用 1．正确使用转换开关和表笔插孔　 万用表有红与黑两只表笔(测棒)，表笔可插入万用表的“?”、“?”两个插孔里，注意一定要严格将红表笔插入“?”极性孔里，黑表笔插入“?”极性孔里。测量直流电流、电压等物理量时，必须注意正负极性。根据测量对象，将转换开关旋至所需位置，在被测量大小不详时，应先选用量程较大的高档试测，如不合适再逐步改用较低的档位，以表头指针移动到满刻度的三分之二位置附近为宜。 2．正确读数　 万用表有数条供测量不同物理量的标尺，读数前一定要根据被测量的种类、性质和所用量程认清所对应的读数标尺。 3．正确测量电阻值 在使用万用表的欧姆档测量电阻之前，应首先把红、黑表笔短接，调节指针到欧姆标尺的零位上，并要正确选择电阻倍率档。测量某电阻Rx时，一定要使被测电阻不与其它电路有任何接触，也不要用手接触表笔的导电部分，以免影响测量结果。当利用欧姆表内部电池作为测试电源时(例如判断二极管