淺談模擬式多用電表

張克利

（阜陽市第三中學(xué)，安徽 阜陽 236006）

1 模擬式多用表概述

多用表有許多型號，不管哪種，表盤上都印有一些符號和數(shù)字，弄清這些符號和數(shù)字的含義，才能正確使用。一般常見的符號有以下幾種：1）表示該表應(yīng)水平放置使用。2）⊥表示該表應(yīng)垂直放置使用。3）表示整流系儀表，測量交流電壓時(shí)使用內(nèi)部整流器。4）表示交直流兩用。5）表示多用表與表殼之間能經(jīng)受50Hz、3千伏交流電壓歷時(shí)一分鐘的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。6）表示三級防外磁場能力。7）表示以標(biāo)度尺長度的百分?jǐn)?shù)表示準(zhǔn)確度等級。8）表示以指示值的百分?jǐn)?shù)表示的準(zhǔn)確度等級。表示直流電壓靈敏度。表示測量直流電壓時(shí)，電表的輸入電阻為毎伏20 千歐。10）4 kΩ/V 或4000 Ω/V 表示交流電壓靈敏度。測量交流電壓時(shí)，電表輸入阻抗為毎伏4 千歐。11）0dB=1mW600Ω 表示分貝（dB）標(biāo)度尺是以600 歐負(fù)荷阻抗上得到1mW 功率為零分貝作為參考電平的。12）45～1000Hz表示該表在交流正弦頻率為45～1000Hz 范圍內(nèi)使用，超出此范圍時(shí)誤差將增大。13）A-V-Ω 是指安培、伏特、歐姆。就是說這只表是安培表、伏特表、歐姆表的復(fù)用表。14）MF：F 指復(fù)用式，M 指儀表。MF 放在一起是指萬用表，MF—15 中的15 表示型號。

除弄清以上各符號及數(shù)字的意義外，還應(yīng)懂得多用表的幾個(gè)基本術(shù)語，這對測量準(zhǔn)確度很重要。多用表的準(zhǔn)確度也叫做精度或誤差，表示測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。也即多用表指示值（測得的數(shù)值）與被測標(biāo)準(zhǔn)值之間的基本誤差值。多用表的準(zhǔn)確度等級是用基本誤差百分?jǐn)?shù)的數(shù)值表示的。換句話，基本誤差百分?jǐn)?shù)值就是儀表的等級。數(shù)值越小，等級越高。例如，1 等級精度多用表的基本誤差是±1.0%；2.5 級精度多用表的基本誤差是±2.5%。

磁電式多用表表頭的基本參數(shù)包括表頭內(nèi)阻、靈敏度和線性。表頭內(nèi)阻是指表頭線圈的直流電阻及上下兩盤游絲直流電阻之和。表頭靈敏度是指指針轉(zhuǎn)到滿標(biāo)度（滿量程）時(shí)的電流值。此電流數(shù)值越小，說明表頭靈敏度越高。表頭的線性是指表針偏轉(zhuǎn)幅度與通過表頭電流值之間的正比例關(guān)系。以上是表頭參數(shù)。而多用表的靈敏度一般是指整個(gè)多用表的電壓靈敏度。一般以毎伏多少歐姆表示。如500 型多用表直流電壓靈敏度為，這個(gè)數(shù)值是怎么來的呢？假設(shè)有一只靈敏度為I、內(nèi)阻為R 的表頭。由歐姆定律U=IR 可知，它本身就是一只量程為U 的電壓表。我們給它串聯(lián)一只電阻以擴(kuò)大它的量程到U1，此時(shí)U1=I（R+R串）。例如，一只100μA 的表頭，其內(nèi)阻為1.52 kΩ，可用它測量的電壓量程為U=IR=100×10-6×1.52×103=0.152V，如果給它串聯(lián)一只8.48 kΩ 的電阻，量程就擴(kuò)大到U1=I（R+R串）=100×10-6×（1.52+8.48）×103=1V。此時(shí)該電壓表的內(nèi)阻為10kΩ，其物理意義為：這只電壓表測量1V 直流電壓需要10kΩ 內(nèi)阻，即10kΩ/V，這個(gè)數(shù)值稱為100μA 表頭的直流電壓靈敏度。實(shí)際上因?yàn)镮=U/R,所以它就是表頭靈敏度的倒數(shù)。即有了電壓靈敏度的概念，就可以方便地將電壓表各檔內(nèi)阻計(jì)算出來。例如用50μA 表頭裝成直流電壓表，其10 伏檔內(nèi)阻直流電壓靈敏度=，而直流100 伏檔內(nèi)阻R100V=100V×直流電壓靈敏度==2000kΩ.直流電壓靈敏度越高的多用表，測量直流電壓時(shí)從電路中分去的電流就越少，對被測電路影響越小，也即測量結(jié)果越準(zhǔn)確。

交流電壓靈敏度與直流電壓靈敏度的概念相似。由于測量交流電壓時(shí)需要由表內(nèi)整流器整流，故多一個(gè)整流效率因素。一般計(jì)算交流電壓靈敏度，只要將直流電壓靈敏度乘以一個(gè)常數(shù)K（整流電路的工作總效率）即可。計(jì)算交流電壓各檔內(nèi)阻時(shí)，也只需將該檔的電壓乘以交流電壓靈敏度即可?？梢姼邫n內(nèi)阻也是比低檔內(nèi)阻高的。

2 多用表的基本構(gòu)成與基本原理

多用電表由表頭、選擇開關(guān)和測量線路三部分構(gòu)成，表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，如圖1（a）所示，其滿偏電流約為幾十到幾百微安，選擇開關(guān)和測量線路相配合【如圖1（b）（c）（d）（e）】,可測量交流和直流電流、交流和直流電壓及直流電阻等等。若接入更復(fù)雜的測量電路【如圖1（f）】，還可測量音頻電平、三極管的放大倍數(shù)等等。每進(jìn)行一種測量時(shí)只使用其中的一部分電路，其他部分不起作用。

圖1

多用表的上半部分是表盤，下半部分是選擇開關(guān)，周圍有標(biāo)有測量功能的區(qū)域及量程（如圖2）。將多用表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流檔或電壓檔，多用表內(nèi)的電流表或電壓表電路就被接通，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻檔，多用表內(nèi)的歐姆表電路就被接通。另外還可以測量二極管的單向?qū)щ娦约叭龢O管的放大倍數(shù)等等。

測電阻是依據(jù)閉合電路的歐姆定律原理設(shè)計(jì)的。而測電壓和電流是依據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及部分電路的歐姆定律原理設(shè)計(jì)的。歐姆表內(nèi)部電路如圖3 所示，其中R為調(diào)零電阻，紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆表調(diào)零時(shí)，表 頭指針満偏，此時(shí)閉合回路的總電阻即為歐姆表的內(nèi)阻。根據(jù)全電路的歐姆定律有；當(dāng)紅黑表筆間接有未知電阻Rx 時(shí)，有I＝，故每一個(gè)未知電阻都對應(yīng)一個(gè)電流值I，我們在刻度盤上直接標(biāo)出與I 對應(yīng)的Rx 值，

圖2

所測電阻值就可以從表盤刻度直接讀出；

當(dāng)待測電阻Rx0=Rg+R+r 時(shí)，I＝指針指向刻度盤中央，此時(shí)的待測電阻稱為中值電阻（即R中=Rx0=Rg+R+r），所以

R內(nèi)=Rg+R+r=Rx0=R中，即歐姆表內(nèi)阻等于中值電阻，這是一個(gè)普遍規(guī)律。

圖3

3 多用表的正確使用方法

如圖2，多用表表頭下部有一個(gè)定位螺絲，這是機(jī)械調(diào)零螺絲。按照表頭上“⊥”或“”符號，垂直或水平放好多用表。此時(shí)看表針是否指在電壓弧形標(biāo)度尺的零點(diǎn)。如果沒有，應(yīng)該用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動表盤中間部分的調(diào)零螺絲，使表針指零。多用表的下方有紅黑兩表筆，紅表筆為正表筆，黑表筆為負(fù)表筆，測直流電壓時(shí)將紅表筆接觸高電位點(diǎn)，黑表筆接觸低電位點(diǎn)。如果接反，表針會向反方向沖擊，時(shí)間久了指針會打彎，或損壞多用表表頭內(nèi)的線圈。

測量電阻時(shí)，測量之前先將兩表筆的金屬指針接觸在一起，此時(shí)指針應(yīng)指在電阻標(biāo)度尺的零點(diǎn)。如果不指零點(diǎn)，可調(diào)節(jié)表頭下面的“Ω”旋鈕使表針指零。如果仍指不到零，說明多用表內(nèi)的電池電動勢已不足，需要換新電池。圖4測量電阻的方法是錯(cuò)誤的。兩手同時(shí)接觸電阻會使人體電阻與被測電阻并聯(lián)，造成測量值不準(zhǔn)。測量電路的電阻時(shí)，應(yīng)該用電烙鐵燙開電阻的一端，使這端懸空，再測量電阻的數(shù)值。另外，每變換一次電阻檔位都應(yīng)使表筆短接一次，調(diào)整歐姆表校零旋鈕，使指針指向零歐姆，進(jìn)行調(diào)零。為了提高測量的準(zhǔn)確度，選擇量程時(shí)應(yīng)盡量使表針指在標(biāo)度尺中間位置及其附近（可參考指針偏轉(zhuǎn)在R中～5R中的范圍）。測量電路中的電阻之前必需將電源斷掉，將大電容器放電，以免損壞多用表。

圖4

測量電壓的方法是將多用表通過表筆并聯(lián)到電路中去。測量直流電壓時(shí)，應(yīng)將紅表筆接觸高電位點(diǎn)，黑表筆接觸低電位點(diǎn)。如果接反，表針會向反方向沖擊，時(shí)間久了指針會打彎，損傷多用表。如果事先不知道電路中某兩點(diǎn)電壓的高低，則應(yīng)先用一只表筆接觸其中的一點(diǎn)，再用另一只表筆短暫試觸第二點(diǎn)，然后快速離開，看表針轉(zhuǎn)動的方向。如果表針反向運(yùn)動，則需將表筆對換一下，再正式進(jìn)行測量。測量電壓時(shí)選擇量程很重要，量程選小了，指針強(qiáng)烈沖擊，損傷多用表。量程選擇太大，固然安全，但多用表的內(nèi)阻增高，指針偏轉(zhuǎn)很小，不便于讀數(shù)，也會增大測量誤差。如果不知被測兩點(diǎn)電壓的數(shù)值范圍，應(yīng)選用最大量程檔先試測一下，若指針偏轉(zhuǎn)角度太小，則應(yīng)換接較小量程。

測量交流電壓時(shí)，一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）被測電壓應(yīng)該是正弦波，這是多用表的要求。所測電壓波形與正弦波相差越大，測量誤差也越大。（2）被測電壓的頻率應(yīng)符合多用表的要求。一般在45～1000Hz 范圍內(nèi)測量時(shí)準(zhǔn)確度可以保證，超出此范圍，測量誤差增大。（3）多用表測得的交流電壓數(shù)值是有效值。（4）被測電壓中含有交直流成分時(shí)，若只測交流成分，就應(yīng)在表筆探針上加一個(gè)耐壓400V 以上的0.1μF左右的電容（如圖5）。

圖5

測量電流是將多用表通過表筆串入被測電路。在事先不知被測電流大小時(shí)，也應(yīng)選擇最大量程，測出大概范圍之后，再用適當(dāng)?shù)牧砍陶綔y量。

多用表的分貝標(biāo)度尺是用來測量音頻電平的。一般多用表的分貝刻度大部分是以在600Ω 電阻上得到0.775V，即獲得1 毫瓦功率時(shí)定為零電平（或稱零分貝）。表1 是交流檔對應(yīng)的分貝數(shù)值。如果用其他檔測量電路中某點(diǎn)的電平，還應(yīng)加上該檔的一個(gè)附加值。例如用檔測得音頻電平10dB（分貝尺），再加上14dB，實(shí)際值為24dB。如果用檔測得某點(diǎn)電平為12dB，再加上28dB，實(shí)際值應(yīng)為40dB。

表1

最后談一下多用表的使用注意事項(xiàng)：

第一，每次測量之前必須核對轉(zhuǎn)換開關(guān)是否符合欲測的內(nèi)容，切勿用電流、電阻檔測量電壓，以免燒壞多用表。

第二，測量完畢時(shí)，要把表筆從測試孔中拔出，選擇開關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高檔或OFF 檔。若長期不用電表，還應(yīng)把電池取出。

第三，測量高電壓或大電流時(shí)，不能帶電旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以防止觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧，損傷觸點(diǎn)，加大接觸電阻。

［1］趙青生.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].安徽大學(xué)出版社,2004,9.

［2］武建謀,宋見林.全品高考復(fù)習(xí)方案·物理[M].西苑出版社,2007,6.

［3］隋經(jīng)義,寧云鶴.日常家用電器設(shè)備使用與維修[M].廣東科技出版社,1991,3,第3 次印刷.

［4］袖珍萬用電表使用說明書[Z].上海第四電表廠,中國機(jī)械進(jìn)出口公司上海市分公司經(jīng)營出口.