课题十    万用电表的制作与定标

摘要  本实验设计制作出一种简单而又实用的万用电表，可测直流电流、直流电压、电阻和交流电压，并对其各档进行了校验。

关键词 万用电表、微安表、电位器、整流、调零、中值电阻、校验

实验原理

本实验设计制作的万用表是以一块磁电型电流计（微安表）为核心制作而成的。直流电流、直流电压、电阻和交流电压的定量显示共用此微安表表头。图1就是本实验的电路设计。为了设计时计算的方便，设定微安表内阻与串联电阻 之和（通过调可达到此值）。又设定。

    1．直流电流档的设计

图1表头量限为μA，若扩大为mA，则

                      （1）

2．直流电压档的设计

图1中，由于已设定==880Ω，并联后=440Ω，，令为该档量程，则有：

对5V档则   （2）

3．欧姆档的设计

从图1摘出欧姆电路见图2，则有，其中为外接待测电阻。从上式可看出，并不是随线性变化的，这就决定了指针表是非线性的，所以欧姆表度盘的分度是不均匀的。

当时最大，指针满偏；

时最小，指针指零，与电流表、电压表的零点正好相反。当时，，指针指向表的中心位置，这时的即为欧姆表的中值电阻。一般取两位有效数字，如12Ω（1.2 KΩ）, 24Ω（2.4KΩ）等。中值电阻是欧姆表的一个重要参量。只在中值电阻的 0.1～10倍的刻度范围内测量才能有一定的精度。

欧姆表中的电源为一节干电池，其电动势在1.5V附近，新电池可达V，旧电池V。为了消除干电池电压变化的影响，使当（欧姆档外路短接）时表头指针总能指向满刻度，设置了调零电阻。显然电池电动势低时，的滑动端应向图的右侧移动，电池电动势高时则向左侧移动。计算中值电阻时，为方便起见，电池电压取最小值1.2V ，此时的滑动端移动到最右侧，由于，所以二支路的电流相等，的回路电流为，因此可求出中值电阻

                                                    （3）

又与并联阻值为440Ω，所以                            （4）

本实验同时设定   

那么                                                      （5）

解（1）、（5）式可得到、的设计值。

实验仪器

万用电表制作电路板（附250μA表头）、多量程直流电流表、多量程直流电压表、滑线变阻器、电阻箱、直流6V电源、功率函数发生器、MF500型万用表、甲型干电池、数字万用表。

操作要点

1．利用“万用电表制作电路板”将250μA的微安表改装成有如下三档的万用电表：直流电流5mA 、直流电压5V、欧姆档×100Ω。

2．根据要求算出、、、、、的阻值及欧姆档的中值电阻。

3．熟悉万用表制作面板结构，设计计算出的各电阻均由可变电阻（电位器）替代，先不接线，通过数字万用表调成所需的值。参照图1连接面板线路。

4．检验设计表的电流、电压各档。

校验电压、电流档，参照下图连接外接线路（校验电流档时一定要串电阻箱）；对电流档校验3点。对直流5 V档每隔0.5V校验1点，定出该档的准确度等级。

5．校验欧姆档

(1)短接欧姆档外路两端，调节调零电阻使欧姆表指零。

(2)调零后以电阻箱为准，测出欧姆档的定标线，即测出表头指针偏转格数与外电路（已知）的对应关系，作（，）图线（即欧姆档表头刻度线），检查中值电阻是否符合设计要求。可参考MF500型万用表欧姆档的表盘刻度线。

预习思考题

1．  表头上串联电阻，使保持定值，是为了______和________；调节是否改变了电流表、电压表的内阻？算出你设计电流表、电压表的内阻值。

答：便于设计 ；大批量生产；没有；

=（1760-）/1760=83.6Ω

=5/（2*250*10^-6）=10000Ω

2．  欧姆表中值阻值如何确定？为何欧姆表要设置调零电阻。

答：中值电阻=2400Ω; 因考虑电池电压的变化。

3．  设计出校验电流表、电压表的电路，注意校正电流表时要串联一个_____电阻。

答：限流。

4．  欧姆表使用时，是否需要切断电源及与被测电阻有并联关系的其它元件；有串联呢？人手能否同时触及电阻或表笔两端？

答：要；不必；不能。

5．  交流电流档的电路中，能否将二极管省去？

答：不能，是为了保护在电压反向时不被击穿而设置。

数据处理

1． 实验测得=563Ω，则：=88Ω、=572Ω、=220Ω、=1960Ω、=9560Ω、=880-563=317Ω、中值电阻=2400Ω。

2． 校验电流表，校验数据如下：

3． 校验电压表，校验数据如下：

最大相对误差为0.18÷5.0=0.036（V） 所以直流5 V档为5.0级。

4． 校验欧姆档

（，）数据如下表：

 

误差分析及讨论

1． 标准电流表、标准电压表及标准电阻箱示数不准所带来的系统误差。

2． 干电池电压不准（可能不为1.2V）所带来的系统误差。

3． 读数时，由于个人原因（如不能正对指针读数）所带来的随机误差。

课后思考题

1．  能否用直流电压档去测量电容器充电后两极间的电压？为什么？

答：不能，因为电压档内阻较小，电容放电，电压会降低。

2．  要将微安表头改装成每伏欧姆数为30KΩ·V^-1、量程为100V的电压表，对表头有否要求？试说明之。

答： 微安表头      ，

且         

评分标准(30分)

1. 实验文字部分（10）：实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、回答预习思考题。

2. 数据处理部分（15）：数据表格、计算、结果表达式

3. 分析讨论部分（5）：误差原因分析、课后思考题

 

第二篇：多用电表的使用报告

学生实验：练习使用多用电表

学生姓名：                      小组成员：                              

【实验目的】

1．了解多用电表的结构和原理，掌握多用电表的使用方法．

2．会使用多用电表测电压、电流及电阻．

【实验原理】

1．表盘多用电表可以用来测量     、     、     等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图1所示，上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆调零旋钮，机械调零旋钮和测试笔的插孔．

刻度线有三条：

最上为                    ，中间为                    ，下为交流2.5 V专用．

2．挡位

多用电表是由一只小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用．

 (1)当S接通1或2时，表头与电阻并联，所以1、2为     挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，______的量程较大．

(2)当S接通5或6时，表头与电阻串联，此时为     挡，由于串联的阻值不同，______的量程大．

(3)当S接通3或4时，接通内部电源，此时为     

【使用步骤】

一、准备

1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．

2．检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀调整______________使指针指零．

3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．

二、测电压和电流

4．将选择开关置于直流电压________挡，测1.5 V干电池的电压．

5．将选择开关置于交流电压________挡，测220 V的交流电压．

6．将选择开关置于直流电流________挡，测量1.5 V干电池与200 Ω电阻串联回路的电流．

三、测电阻

1．  __________：调节欧姆表调零螺丝，使指针指向______     ；

2．将红、黑表笔分别插入“      ”、“     ”插孔

3. __________：将选择开关置于欧姆表某一挡后，红、黑表笔       ，调节           旋钮使指针指向________的零刻度（即右端“0”）．

4.将红黑表笔分别接触电阻的两端，读出电阻的阻值。（注意表盘的读数乘以     即为被测电阻的阻值）

5.若需要测量其他电阻，换挡后，重新                ，再进行测量。

6.实验完毕，将选择开关置于_____    ___挡或___    ____挡，并将表笔从插孔拔出，如长期不用应将电池取出．

【注意事项】

(1) 合理选择档位，使指针尽可能指在                 ；

(2) 测电阻时，待测电阻要与别的元件断开，切不要用手接触表笔；

(3) 欧姆挡是倍率挡，即读出的示数再乘以挡上的倍率．电流、电压挡是量程范围挡．

在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧 “∞”处)．

（4）多用电表不论是测电压、电流、还是测电阻，电流都是从            进，从           出，即（       进      出），用作电压表、电流表时        表笔电势高，用作欧姆表时     表笔电势高（红表笔接欧姆表内部电源的       极） 

四、测二极管的正、反向电阻

（1）首先弄清两个问题：

①二极管的单向导电性。如图电流从正极流入二极管时电阻较       ，从正极流出时电阻较     。可以称为：正向        ，反向         

②欧姆表中电流的方向。从黑表笔流      ，经过待测电阻，从红表笔流         。

（2）测正向电阻：将选择开关置于欧姆表的“×10”挡，短接红、黑表笔，       。黑表笔接二极管   极、红表笔接二极管     极，读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率，记下正向阻值。

（3）测反向电阻：将选择开关置于欧姆表的“×100”挡，短接红、黑表笔，       。黑表笔接二极管     极、红表笔接二极管      极，读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率，记下反向阻值。

 

（4）实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于     挡或       最高挡。