第九章 C 多用电表的使用

当你坐在汽车的驾驶座上，你会看到在驾驶座前方仪表盘上有各式各样的仪表，如速度表、里程表、转速表、水温表、油位表……这些仪表能帮助驾驶员判断汽车的运转状况，保证安全行驶。图9-13是某轿车的仪表盘，你知道这些仪表的构造吗？其实，它们中绝大多数是由电表和传感器构成的。例如，“水温表”就是用放在水箱中的热敏电阻作为传感器，将它和电源、电流表构成电路；当水温变化时，电路中的电流随之就发生变化，电流表中指示的不同的电流值反映了水温的高低。

在现代化工厂、各种交通工具和航空航天器上，有很多用电表制成的各种仪表，这些仪表使人们能非常直观地了解各种变化，帮助操纵复杂的装置。在本节中，你将练习使用一种集电压测量、电流测量和电阻测量为一体的多用电表。

大家谈

请你结合自己的经验，谈谈你所知道的多用电表。

什么是多用电表？

我们在进行电学实验时，有时需要测量电路中某个元器件两端的电压或电路中的电流，有时需要测量电阻的阻值，或通过对元器件电阻的测量来判断其好坏。图9-14（a）所示是一种集电流、电压和电阻测量等功能干一体的指针式多用电表，图9-14（b）所示是数字式多用电表。本节我们将学习如何使用指针式多用电表。

多用电表的外部有指针式刻度盘、旋钮式选择开关、调零旋钮和测试杆插孔等。多用电表的刻度盘上有电流、电压和电阻值的刻度，转动选择开关旋钮，可以选择所需测量的物理量以及测量的量程，调零旋钮用于测量电阻时校对电阻零刻度。在使用多用电表时，要将一对红、黑测试杆（又称表笔）插入多用表的测试杆插孔中，红色测试杆（红表笔）插入“＋”插孔，黑色测试杆（黑表笔）插入“－”插孔。

1．多用电表

一种集电流、电压和电阻测量等功能于一体的多用电表。目前常用的多用电表主要有指针式和数字式两类。

如何用多用电表测电压？

图9-15所示是一个利用滑动变阻器R调节小灯泡发光亮度的电路。电路中的电源电压为3V，小灯泡规格为“2.5 V  0.3 A”。按电路图连接好电路，闭合开关，改变滑动变阻器滑动片的位置，使小灯泡发光。为了监测小灯泡两端的电压，可以用多用电表的电压挡测量小灯泡两端的电压，测量步骤如下：

①将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。

②将多用电表的选择开关旋至5 V（直流）挡，准备测量电压。

③将黑、红表笔的金属笔尖分别与小灯泡的a、b两端的接线柱接触，如图9-15所示。

④调节滑动变阻器的滑动片位置，使多用电表的指针指到2.5 V的位置，此时小灯泡在额定电压下工作。

2．用多用电表测电压

当多用电表的选择开关处于电压挡位时，多用电表作为电压表，可测量用电器两端的电压。

如何用多用电表测电流？

为了用多用电表测量小灯泡在额定电压下的工作电流，可按如下步骤进行：

①按图9-16所示电路连接好电路，闭合开关后，调节R，将小灯泡两端的电压调到额定电压。

②断开开关后，将小灯泡的b端与开关之间的导线拆去，准备将多用电表串联到电路中。

③将多用电表的选择开关旋至500 mA（直流）挡，准备测量电流。

④将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并通过红、黑表笔的金属笔尖将多用电表串联到电路中，如图9-16所示。

⑤重新闭合开关，观察多用电表指针的偏转情况。如果指针偏转太小，则减小电流测量的量程，使指针发生较大的偏转。

⑥从多用电表的指针刻度盘上读出电流的值。

在用多用电表测量电流时，如果选择的量程远大于所测电流，指针只能发生很小的偏转，这不利于测量的准确性。此时，需要选择较小的量程，使指针发生较大的偏转。同时也要防止量程太小，造成电表损坏的情况发生。

3．用多用电表测电流

当多用电表的选择开关处于电流挡时，多用电表作为电流表，可测量电路中的电流。

自主活动

请你根据图9-17在下面的横线上填写测量结果。

图（a）所示的测量结果___________，图（b）所示的测量结果__________。

我们知道当电路中的电阻发生变化时，电路中的电流会发生变化。我们可以利用图9-18所示的电路来研究电路中的电流和电阻的关系。

按图连接电路，闭合开关S后，首先将电阻箱R的阻值调至零，调节R₀（R₀由滑动变阻器和保护电阻串联组成）的滑动片，使电表指针偏转到最大位置。然后，保持滑动变阻器R₀滑动片位置不变，改变电阻箱R的阻值，使电表指针停在表3中指定的位置，并将实验数据填入表中。

表3

分析以上数据，我们可以发现电阻箱的阻值改变时，电路中的电流也随之改变，这表明对不同阻值的电阻都有一个电流与它对应。如果在刻度盘上标出与电流相对应的电阻值R_g，就可以直接读出电阻阻值R。

4．用多用电表测电阻

当多用电表的选择开关处于欧姆挡时，多用电表可用于直接测量电阻的阻值。此时，多用电表又被叫做欧姆表。

使用多用电表的欧姆挡（即欧姆表）可直接测量未知电阻的阻值。它是利用欧姆表电路中，电流与电阻相对应的关系制成的。图9-19就是欧姆表的构造原理图。图中E是电源，G是电流表，R₀是可变电阻，又叫调零电阻。

在使用欧姆表前，必须进行调零。如图9-19（a）所示，将两根表笔相互接触，使通过电流表G中的电流达到最大值（即满偏电流），电流表的刻度盘换为电阻刻度盘后，这个位置就是电阻的零刻度，表明两表笔间的电阻为零。

如图9-19（b）所示，当两表笔分开时，欧姆表电路开路，电流表G的指针指在“零”的位置，也就是电阻刻度盘上“∞”处，表明两表笔间的电阻无限大。

如图9-19（c）所示，当两表笔间接入一个待测电阻R_x时，欧姆表电路中有一定大小的电流流过，指针所指的电流值，从电阻刻度盘上读出的就是相应的R_x的电阻值。

如何用多用电表测量电阻？

利用多用电表的欧姆挡测电阻的步骤是：

①选择倍率。根据待测电阻的估计值，用选择开关选好适当的倍率挡。

②调零。在两表笔相互接触的情况下，调节调零旋钮，对多用电表进行调零。

③测量。用两表笔分别连接待测电阻的两端，从多用电表刻度盘上指针所指的刻度乘以倍率，读出待测电阻的电阻值；指针指在刻度盘的中央位置附近时测量的值比较准确，如果指针偏离中央位置过远，最好改变倍率，并重新调零后进行测量。

④复位。测量结束后要将表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至交流电压最大量程处（有的型号可旋转到“OFF”挡）。

使用欧姆表测电阻时，必须先把电阻从电路中断开，然后进行测量。测量时既要保证表笔与电阻良好接触，又不能使待测电阻与其他导电物体（包括手）接触。

由于欧姆表结构的特殊性，用欧姆表测出的电阻值是粗略的。此外，欧姆表内的干电池在长时间使用后，电池的性能会发生变化，造成的误差较大。所以在使用一段时间后，要及时更换电池。

现在我们来练习一下用多用电表测量电阻、电压和电流。

①按图9-20把待测电阻和电源、开关连接成电路。

②断开电路，用多用电表测电阻R的阻值。

③接通电路，用多用电表测电阻R两端的电压。

④把多用电表串联接入电路，测通过电阻R的电流。

⑤用测出的电压和电流计算电阻值，并与直接测出的电阻值进行比较。

学生实验

用多用电表测电阻、电压和电流

【实验目的】

练习用多用电表测电阻，电压和电流。

【实验器材】

多用电表、待测电阻、电源，开关等。

【实验结论】

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DIS实验

小灯泡的U-I图像研究

当你用多用电表的电阻挡测量一个小灯泡的电阻时，你会发现测得的电阻值远小于用额定电压和额定功率计算得到的电阻值。这是什么原因呢？

按图9-21所示的电路，利用DIS的电压传感器、电流传感器测绘小灯泡的U-I图线。从小灯泡的U-I图线中可以获得不同电压下小灯泡的电阻值。

实验时将电压传感器和电流传感器分别接入数据采集器。开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“小灯泡U-I图像研究”，软件界面如图9-22所示。

通过实验，从获得的图线可知，温度对灯丝的电阻有很大影响。随着电压的升高，小灯泡的电功率增大，灯丝的温度升高，电阻也不断增大。小灯泡的灯丝在正常发光时（约2 500℃）的电阻值比不发光时大很多。

发布时间：2016/10/10 下午1:19:22  阅读次数：958