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万用表的实际用法以及各功能原理详解

发布时间:2021-05-21

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    数字万用表的基础功能只有四种:测通断、测电阻、测电压、测电流(有些电能表还有测量晶体管的能力,这不属于普遍功能,这里就不说了)。其中电压电流又可分为直流电压、交流电压和直流电流、交流电流。如此一来,我们就得到了6种功能,体现在数字万用表的表盘上,就是6个功能区这五个功能区中,除了测通断只有一个档位以外,其余四个部分都分成了多个数值。在测量时,这些数值应该怎么选呢?

    数值的选择
    选择具体档位时,要分三步:第一,确认测量内容(这个不用说了,测的是交流还是直流,要测电压还是电流,这个必须先搞清楚);第二,估算测量数值,比如家庭电路的电压,电压就在220V左右;第三,选择档位——选择距离估算数值最近、且大于估算数值的档位。比如家庭电路估算值为220V,就应该选择交流电压区域数字大于220V,且距离220V最近的档位。
   如果选择的档位小于实际测量值,则有可能烧毁万用表;但是档位越大,测得的数值就越不精准——这是上述选择档位方法的原因。如果无法估算数值,则应该调到功能区最大的一个数值进行测量,将所得数值作为估算结果,重新进行选择和测量。

    表笔的接法
    万用表的表笔插孔一般有3个或4个,那两根表笔分别应该插到哪个插孔里呢?
    黑色表笔,永远插在COM插孔中。红色表笔,按照测量内容不同,所插入的插孔也不同——测量大电流(大于等于20A)时,无论是交流电还是直流电,红色表笔都应该插到“20A”插孔中(看插孔旁边的标识)。

    3个表笔插孔的万用表,在测量除了大电流以外的所有内容时,都将红色表笔插入最后一个插孔(三个插孔分别是COM孔,20A孔,和VΩmA孔)。

    4个表笔插孔的万用表,将VΩ和mA孔分开了——此时测量小电流时,红色表笔插入mA孔内。测量电压、电阻和通断时,红色表笔插入VΩ孔。


    万用表的原理简述

    注意这是“简述”,并不是详细描述万用表的结构。我尽量用最普通的语言,说到让毫无电工基础知识的人也能听懂。


    万用表的根本是个电流表——它的工作,就是通过测量电流,并利用简单的公式计算(欧姆定律,公式是I=U/R,电流等于电压和电阻之比),得到我们想要的结果。


    那它是怎么测量电流的呢?这就是万用表的灵魂部件——磁电式直流电流表(又叫微安表),这东西的精确度极高,但是可承受的电流很小。为了防止微安表被烧毁,万用表会在内部与微安表并联一个电阻,进行分流。并联电阻和微安表的电阻是已知的,利用公式I=I1*(R1+R2)/R2(R2为分流电阻的阻值),可轻易算出线路中的实际电路大小——此时并联的这个电阻,叫做“分流电阻”。


    测量电压时,则是与微安表并联了一个电阻,这个电阻可以起到分压的作用(这个电阻叫倍增电阻)。分压公式是U倍增:U测量=R倍增:R微安表——U倍增可以利用微安表测量倍增电阻的电流,根据I=U/R得出。于是,测量结果U测量就可以轻易计算出来了。


    直流电的电压、电流都可以直接测出来,但是交流电的电压、电流方向一直在变化,又该怎么测呢?其实也不难,是在万用表内部加了一个半波整流电路,将交流电变成直流电,再测。


    测量电阻时,万用表内部的电池就起到作用了——利用电池给待测物体两端加压,并测量此时经过物体的电流。加压的数值是已知的,因此利用欧姆定律公式,即可轻易算出物体的电阻。

    通断档是电阻档的衍生功能,同样是在测量线路两端加电压,如果线路是接通的(电阻计较小),电流就可以回到万用表,并接通万用表里的小喇叭,发出蜂鸣声——一般使用蜂鸣档测试时,显示屏上会同时显示出线路中的电阻值。


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