实验四实验报告：万用表的使用
一、实验目的
1.了解万用表的工作原理和基本结构，掌握万用表的正确使用方法
2.掌握色环电阻的读法
3.加深对全电路欧姆定律的理解，掌握测量干电池的电动势和内电阻的方法
二、实验器材
1.数字万用表一只 UT39A型 2.机械万用表一只 AF500-B
3.二极管一只 4.电阻箱一个 J2361-1型
5.四环色环电阻两个 6.导线若干
7.干电池一个
三、实验原理
1.色环电阻的读法:
色环电阻读发色环颜色代表的数字：
黑0、 棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6紫7、灰8、白9
色环颜色代表的倍率：
黑×1、棕×10、红×100、橙×1K、黄×10K、绿×100K、蓝×1M、紫×10M、灰×100M、白×1000M、金×0.1、银×0.01
四色环电阻：
就是指用四条色环表示阻值的电阻，从左向右数（四条色环中，有三条之间的距离比较近即左端，而第四环稍远即右端。同时第四环不是金色就是银色，也可判断为右端），第一道色环表示阻值的最大一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数字；第三道色环表示阻值倍乘的数；第四道色环表示阻值允许的偏差（精度），金色的误差为5%，银色的误差为10%
2.(1)数字万用表：
数字万用表可直接测量电压、电流和电阻，数字万用表能在直接测量后由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果在显示屏上显示出来，使用起来比较简单和方便
(2)机械万用表：
机械万用表可以用来测量被测量物体的电阻，交、直流电的电流和电压，有的万用表还可以测量晶体管的主要参数以及电容器的电容量等。 测量值由表头指针指示读取，万用表是公用一个表头，是集电压表、电流表和欧姆表于一体的仪表。
3.二极管具有单向导电性，因此用万用表测定二极管电阻时，正向电阻很小，反向电阻很大，可以据此判断二极管的极性
4.测定干电池的电动势和内电阻
根据全电路的欧姆定律，闭合电路的电流I与电源的电动势成正比，与负载电阻R和电源的内电阻r之和成反比，即
I=E/(R+r）或E=IR+Ir
电源的电动势E及内电阻r不随外电路中负载电阻的变化而变化。因此，当负载 电阻R增大时，电路中的电流I减小，内电阻上的电压（Ir)减少，路端电压增大。若负载电阻分别为R1、R2时，分别测得相应电路的电流为I1,I2 及路端电压U1 ,U2，则可列出方程组
U1=E-I1r U2=E-I2r
由此可解得
r=（U2-U1）/（I1-I2 ） E=U1+(U2-U1)/(I1-I2)·I1
电路图如下：图示实验时，电压表与电流表用机械万用表代替
四、实验步骤
1.色环电阻误差检验
（1）选用两个四环的色环电阻，检查色环电阻是否完好。根据上面色环电阻的读法，正确读出这两个色环电阻分别的电阻值，其电阻值分别为330（±5%）Ω，75(±5%）Ω
（2）用数字万用表测定第一个色环电阻的电阻值。首先首先将红表笔插入V Ω孔 黑表笔插入COM孔.量程旋钮打到“Ω”量程选择X2KΩ档（注意：在选择量程时在不知道选择什么量程时，先将红黑表笔分别接到色环电阻两端金属部分，观察万用表上显示的读数，若屏幕上显示“1”则换取较大的量程，若显示为“0”，则换取较小的量程）
（3）选择好量程后，依据数字万用表上的读数，准确读出第一个色环电阻的实测值。其实测值为0.324KΩ,即324Ω
（4）在用机械万用表测定第二个色环电阻的阻值。首先检查指针是否指在机械零位上,如不指在零位时,可旋转表盖的调零器使指针指示在零位上（机械调零）
将测试棒红黑插头分别插入“+”“-”插座中，先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转转，随即调整“Ω”调零旋钮（称欧姆调零），使指针恰好指到0(若不能指示欧姆零位,则说明电池电压不足,应更换电池)
（5）机械万用表检查调整好之后，讲旋钮调至欧姆档上最大量程处，将色环电阻置于红黑表笔之间，（注意：手不能触碰表笔的金属部分），根据指针偏转情况，最终选择X10Ω档位，根据在根据指针位置，准确读出这个色环电阻的电阻值，其阻值为78Ω
（6）根据上述实验，可得出相应数据，填入下列表格
实验证明，该色环电阻的实测误差在允许误差范围内，即该色环电阻属于标准试件
2.交流电压的测定
（1）红表笔插入V Ω孔，黑表笔插入COM孔 。选择交流电压档X750V~档位，在老师的指导下，分别将红黑两个表笔插入实验室的插孔，万用表上显示读数为116V，即为交流电压的大小。
3.二极管极性的判断
（1）首先数字万用表上红表笔插入V Ω孔，黑表笔插入COM孔 ，将旋钮调至专用的测二极管的档位，在取一个二极管，首先检查二极管是否完好，然后将红表笔接二极管左端，黑表笔接二极管右端，读出电阻值为1.1MΩ，在交换两表笔位置，黑表笔接二极管左端，红表笔接二极管右端，万用表上显示数字为1,。由此可判断二极管良好，未损坏，且可以得出二极管的正负极，按当前位置放置的二极管，右端为正极，左端为负极。
4.干电池的电动势和内电阻的测定
（1）如下图所示电路图设计
按图示的电流图进行连接，电流表用机械万用表代替，电极正极与红表笔相连，负极与黑表笔相连接。万用表上的旋钮调至直流档X500mA档，分别将电阻箱的阻值调至2Ω,3Ω,5Ω，10Ω,15Ω,20Ω，在每一个阻值下分别读出其电流值，并记录相应数据
（2）取下万用表，按图示所示，电压表用机械万用表代替，即万用表与电阻箱并联，万用表的旋钮调至直流X2.5V档位。检查电路是否通畅，然后分别将电阻箱的阻值调至2Ω,3Ω,5Ω，10Ω,15Ω,20Ω，在对应阻值下读出对应的电压值，并记录下相应数据
（3）数据处理
实验共测了六个不同电阻下的电流和电压，我们将它们分为三组，即2Ω,3Ω为一组，5Ω,10Ω为一组，15Ω,20Ω为一组，分别计算每一组的内电阻大小和电源电动势，最后电源电动势和内电阻的大小取三组计算值的平均值，数据计算表格如下
计算内电阻和电动势的公式如下
r=（U2-U1）/（I1-I2 ） E=U1+(U2-U1)/(I1-I2)·I1
经过计算最后得到的干电池的内电阻和电动势分别为r=3.67Ω，E=1.44V
5.实验结束后，将两个万用表的的旋钮分别调至交流电压最大档位处，将各实验仪器放回原位，并将实验台整理干净