任务二　万用表的使用

一、任务描述与目标

通过本单元学习，主要掌握万用表的使用方法及电压、电流等物理量的测量方法，为后续课程打下基础。

知识目标：

了解万用表的工作原理；

掌握万用表的使用方法；

掌握常用电路元件参数及电压、电流的测量方法；

掌握欧姆定律。

能力目标：

能熟练使用万用表，掌握正确操作方法；

会用万用表对电压、电流等物理量进行测量并正确读数；

会利用欧姆定律计算电压与电流。

二、相关知识

（一）数字万用表的使用

数字多用表是在电气测量中经常要用到的电子仪器，它有很多功能，但主要功能是对电压、电阻和电流进行测量。数字万用表的外观如图1-25所示。

1.直流电压的测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。

②将功能开关置于直流电压挡，并将测试笔连接到待测电源（测开路电压）或负载上（测负载电压降），红表笔所接端的极性将同时显示于显示器上。

③查看读数，并确认单位。

为了正确读出直流电压的极性，将红色表笔接电路正极，黑色表笔接负极或电路地；如果用相反的接法，有自动调换极性功能的数字万用表会显示负号，以指示负的极性。

注：

①如果不知被测电压范围，将功能开关置于最大量程并逐渐调低；

②如果显示屏只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程；

③当测量高电压时，要格外注意避免触电。

2.交流电压的测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。

②将功能开关置于交流电压挡，并将测试笔连接到待测电源或负载上，测量交流电压时，没有极性显示。

无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。

3.直流电流的测量

①将黑表笔插入COM插孔，当测量最大值为200mA的电流时，红表笔插入mA插孔，当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入20A插孔。

②将功能开关置于直流电流挡，并将测试笔串联接入待测负载上，电流值显示的同时，将显示红表笔的极性。

注意：

①如果使用前不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程并逐渐降低；

②20A量程无保险丝保护，测量时不能超过15秒。

4.交流电流的测量

测量方法与直流电流测量相同，不过挡位应该打到交流挡位，电流测量完毕后，应将红笔插回VΩ孔，若忘记这一步而直接测电压，表或电源会被烧毁。

5.电阻的测量

将功能开关置于欧姆挡，将表笔接在电阻两端金属部位。

注意：

①如果被测电阻阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”，应选择更高的量程，对于大于1MΩ的电阻，要几秒钟后万用表读数才能稳定，这是正常的；

②当线路没有连接好时，例如开路情况，仪表显示“1”；

③当检测被测线路的阻抗时，要移开被测线路中的所有电源，对所有电容放电.被测线路中如有电源和储能元件，会影响线路阻抗测试的准确性；

④测量中可以用手接触电阻，但不要用手同时接触电阻两端，以免影响测量精确度。

6.二极管的测量

将功能开关置于二极管测试挡，用红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极，这时会显示二极管的正向压降。肖特基二极管的正向压降是0.2V左右，普通硅整流管（1N4000、1N5400系列等）约为0.7V，发光二极管约为 1.8～2.3V。调换表笔，显示屏显示“1”则为正常，否则表示此管已被击穿。

①观察外壳上的符号标记，通常在二极管的外壳上标有二极管的符号，带有三角形箭头的一端为正极，另一端是负极。

②观察外壳上的色点。在点接触二极管的外壳上，通常标有极性色点（白色或红色）。一般标有色点的一端为正极。还有的二极管上标有色环，带色环的一端为负极。

（二）模拟万用表的使用

模拟万用表由表盘、测量电路和转换开关三部分组成，如图1-26所示。

模拟万用表的表盘如图1-27所示。表盘上共有7条刻度线，从上往下分别如表1-3所示。

电阻各挡的校准是以各自的中心位置电阻值为标准来进行的，所以在测量电阻时，应使指针尽量示于刻度标尺的正中央附近，以减小误差。电流、电压各挡的校准是以各自的满刻度值为标准来进行的，因此测量时应使指针示值尽量靠近满度值，以减小误差。

（1）模拟万用表的工作原理

模拟万用表基本工作原理是先通过一定的测量机构将被测的模拟电量转换成电流信号，再由电流信号驱动电磁式表头指针偏转，通过相应的刻度盘即可指示出被测量的大小。

（2）模拟万用表的使用方法

①准备工作。将万用表水平放置，调节机械调零螺丝，使指针指示在零位；将红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“- ”插孔。

②电阻的测量。首先选择电阻挡，先将两根表笔短接，使指针向右端偏转，再调节欧姆调零电位器，使指针指在零刻度上；然后将两根表笔分别接被测电阻的两端，测出电阻值。

③直流电流的测量。首先选择直流电流挡，然后连接测量电路，将万用表串联接入被测电路，红表笔接电流流入方向，黑表笔接电流流出方向，根据万用表显示读取数据，直流电流值等于直流电流量程相应刻度线的指针示值。

④直流电压的测量。首先选择转换开关的直流电压挡，然后连接测量电路，将红表笔接被测直流电压的正端，黑表笔接被测电压的负端，根据万用表显示读取数据，直流电压值等于直流电压挡相应刻度线的指针示值。

⑤交流电压的测量。首先选择转换开关的交流电压挡；然后两根测试笔接在被测交流电压的两端，不需考虑极性，根据万用表显示读取数据，交流电压值等于交流电压挡相应刻度线的指针示值。

⑥交流电流的测量。首先选择转换开关的交流电流挡；然后将万用表串联接入被测电路中，两表笔的连接不需考虑极性，根据万用表显示读取数据，交流电流值等于交流电流挡相应刻度线的指针示值。

（三）欧姆定律

1.部分电路欧姆定律

线性电阻R两端所加的电压U与其通过的电流I成正比，如图1-28所示，可以表示为：

　　（1-37）

如果在电路的某一支路中不但有电阻元件，而且有电源，如图1-29所示，可先设定有关电压、电流的参考方向，再列出a、b两点之间的电压方程为

　　（1-38）

式中，当端电压U与电流I方向一致时，端电压取“+”，反之取“-”；当电动势E与电流I的参考方向一致时，电动势取“+”，反之取“-”。

2.全电路欧姆定律

一个包含电源、负载在内的闭合电路称为全电路，电源的内部一般都是有电阻的，这个电阻称为电源的内电阻，用R0表示。开关S闭合时，负载RL上就有电流通过，如图1-30所示，电流大小为：。

例1-1：如图1-30所示，已知电源US=5V，内阻R0=1Ω，外接负载RL=4Ω，试计算开关S断开与闭合两种情况下的电压Uab和Ucd。

解：（1）开关S断开时，电流I=0，根据欧姆定律，R0和RL上的电压为0V，可得到

（2）开关S闭合时，根据欧姆定律可得到：

三、任务实施

（一）任务实施内容

万用表的使用。

（二）任务实施要求

熟练掌握万用表的使用。

（三）任务所需设备

①万用表：1块；

②实训台：1个；

③导线、电池：若干；

④电路板：1块。

（四）任务实施步骤

①测量教师给出的电池和实训台上的电压并记录数值，填入表1-4。

②测量教师给出的电阻的阻值，并记录数据，填入表1-5。

③按照图1-31所示电路，测量电路中电阻两端的电压和电路中的电流。