《大学物理实验指导（电磁学部分）》
实验八 万用电表的使用
[目的]
学会万用电表的使用及测量误差的分析和估算。
[仪器和用具]
1.万用电表(MF-50型)；
2.直流稳定电源(MCH-305D-Ⅱ型0-30V、0-5A)；
3.单相自耦调压器(500VA 0－250V)；
4.实验电阻板（3.0KΩ、15KΩ、47KΩ、56Ω、0.62KΩ、1.5KΩ 0.25 W各1个）；
5.电学暗盒（内装有47μF电解电容1个、0.22μF普通电容器1个；6.3V稳压二极管1个、1N4007硅二极管1个、47KΩ电阻器1个）
6.单刀开关；
[原理]
一、万用电表的基本结构及使用的基本方法
万用电表是实验室常用的一种仪表，可用来测量交直流电压、电流以及电阻等电量及晶体管直流放大倍数等，还可用来检查电路、排除电路故障和检查常用电子元器件的性能。
万用电表主要由灵敏度较高的磁电系微安表（简称表头）和由转换开关控制的测量电路及保护电路组成。它实际上是根据电表改装的原理，将一个表头分别通过转换开关连接各种测量电路而改成多量程的电流表、电压表及欧姆表的。是既能测量直流电流、电压也能测量交流电压的复合表。
常用的FM－50型万用表盘布置图如图8-1。各个测量档共用一个表头,表头面盘上有相应于测量各种量的几条标度尺,标度尺按表的功能有各种不同的刻度,以指示相应值。对于某一测量的内容,分成几个大小不同的几档(如其电阻档有×1、×10、×100、×1K、×10K五档，电流有100µΑ、2.5mΑ、25mΑ、250mΑ、2.5Α五档，直流电压有五档，交流电压亦有四档)。
除了电阻档标注的是倍率外，各档标注
的均为该挡的量程值。使用标度尺读数时，应
注意不同的测量量不同的量程适用于不同的标
尺。对MF50型万用表，电阻档应使用由上往
下数的第一条标尺，交流10V档应使用第三条
标尺，其余的电流、电压量程均看第二条标尺。
万用表表盘上有一个欧姆零位调节旋钮，
用以测量电阻时校准欧姆零位，电阻档的每一
档测量电阻的范围都是0～∞。但各档有不同
的欧姆中心值，即指针指在表盘中央位置时所
测量的电阻值，也就是万用表电阻档该档的内
阻值。测量电阻时要选择合适的倍率，应尽量
使所选择档位的欧姆中心值接近被测电阻值。即尽量使指针指在表盘标尺中央位置附近，以提高测量精度。
使用万用表测量电阻时，应将转换开关旋至欧姆档的合适档位上；在测量电阻前，应进行零欧调节，即将两支表笔短接（外测电阻为零），调节“Ω零位调节”旋钮，使表头指针对准电阻为零的刻度处。然后把表笔分别接到被测电阻的两端，从“Ω”刻度尺上读取数值，将读数乘以电阻倍率，即可得到被测电阻值。
用万用表测量直流电压、交流电压、直流电流的方法与电压表、电流表的使用方法相同，只要使用时注意测量项目和量程的选择并特别注意在测高压时避免人体促及电路的裸露部分即可。
二、使用万用表应注意的几个问题
1. 使用前先调好表头指针的机械零点，确定好档位。
应先弄清楚要测的是什么物理量，再确定量程。切勿用电流档、电阻档去测量电压。
电流档、电压档量程的选择，应使电表内阻对电路的影响尽可能小且使表头指针有尽可能大的偏转。当被测的电流或电压的大小无法预先估计时，应先选择大量程试测，然后再逐渐到合适的量程上。转换量程时，表笔应脱离电路
电阻档的选择，应尽量使指针在标度尺的中心附近区域或偏右半的区域偏转。以减小估读误差。
2. 测量直流量应注意万用表的极性。测量时，必须采用“跃接法”。尽量避免将表固定连接在电路中，以便在发现异常现象时表笔能迅速脱离电路。
3. 测高压时，人体不可触及电路及电表的金属部分。
4. 使用电阻档时，应先进行“零欧校准”。（即选好档位后，将两根表笔短路，然后调节零欧调节旋钮，使不表头指针指示在“0Ω”刻度线上。）测量中，若转换量程，必须重新进行“零欧校准”。
测电路中的电阻时，必须先切断电源。测量时，被测电阻至少要有一端脱离电路。
对大容量电容器，应先短路放电后再测量。测高阻时仅防人体电阻并入测量。
5 .每次使用完电流档、电阻档后，应马上将量程开关转换到最大电压档位置，万用表使用完毕，亦应将量程置于最高电压档位置，以避免下次使用使用时，忘记选择量程而损坏电表。
三、万用表的应用
1. 检查电路
a. 电压检查法
在电路通电的情况下，先了解电路中电位分布的情况，然后从电源部分开始，用电压档逐点测试其电压值。由不正常处查找故障。此法方便、快捷，但对电路中电位分布情况必须熟悉。
b. 电流检查法
与电压检查法一样，在电路通电的情况下，先了解电路中电流分布的情况，然后将万用表（置电流档）分别串入各个支路测量其电流值，由不正常处查找故障。此法必须断开电路，接入电表，较不方便。
c. 电阻检查法
此法要求在切断电源后在不带电的情况下检查，并且待测部分无其他分路，（若有其他分路，必须先断开）逐一检查电路中每个元件，每条导线以及各连接点处的情况，从而判断出故障位置及其原因。此法较为繁琐，但很有效，特别是在判断电路的元件、导线质量的好坏很有用。
2. 常用元器件的检查
① 电容器
a. 电解电容
万用表量程开关置×10K档位置，电容短路放电后，将万
用表两表笔分别接到电容的两个极脚，同时观察表头指针的
偏转情况：
i. 当指针先朝Rx＝0的方向偏转，而后又朝Rx=∞的方向
返回时，说明有被充电的现象，可初步判断该电容为好的；若
充电现象不明显或无此充电的现象，则又将电容短路放电后，
用×10K档再试一次，若还是如此，则可判断该电容已经损坏。
ii. 充电时表头指针摆动的角度愈大,返回的时间愈长，表
明该电容的容量愈大，反之容量愈小。例如图8－2（a）的情况，表明待测电容量较小；对图8－2（b）的情况，表明待测电容量大。
iii. 对于电容量大的电容，当指针返回至停止不动后，记下此时指针指示的电阻数值，然后将电容再次短路放电后对调万用表两根表笔与电容两个极脚的接触位置，重测一次，比较两次测得的电阻数值的大小，阻值大的那一次，与万用表黑表笔相接端为该电容的正极性端（如图8－2（c）所示），反之，阻值小的那一次，与万用表红表笔相接端为该电容的正极性端（如图8－2（d）所示）。若两次所得阻值均一样，则说明该电解电容已经损坏或不是有极性的电解电容。
b. 无极性电容
对无极性电容的好坏检查和容量大小的判别方法仍如上所述。但应注意，检查时若充电现象不明显，可以直接对调万用表两根表笔与电容两个极脚的接触位置，重试一次，若表头的指针有更大的偏转，说明该电容器是好的，否则说明该电容器可能已经损坏。
通常对于容量＜0.1µF的电容，利用万用表只能检查其有无短路及漏电，无法直接观察其有无断路及充电现象，这时须外加交流信号源，利用交流电压档来检查。
②晶体二极管的检查
通常可用万用表×10K档测二极管的正反向电阻数值。先将两
根表笔分别与二极管的两个极脚相接，测出其电阻数值，比较两次
电阻值的大小，两次数值相差愈大，说明该二极管性能愈好；通常，
硅二极管相差最大，锗二极管相差较小，稳压二极管相差最小；若
两次数值相差很小或无差别，说明该二极管已经损坏。
对于正常的二极管，两次的电阻数值中，数值小的那一次，与黑表笔相接的那一端为该二极管的正极性端（如图8－3所示）；反之电阻数值大的那一次，与红表笔相接那一端为该二极管的正极性端。
[实验内容、要求]
一、用万用表测量交流电压值
要求：
1. 调节自耦调压器的输出电压值，使其分别指示在20V、40V、60V、100V、140V、180V、240V，选择合适的量程，分别测出对应的交流电压有效值。
2 .比较调压器指示值与万用表测量值并进行讨论。
注意：
1. 必须选用交流电压档，并选择合适的量程；
2. 必须注意用电安全，严禁触摸到万用表笔及调压器裸露的金属部位。测试完毕，必须拔掉调压器的电源输入线。
二、用万用表测量直流电流、电压值
要求：
1. 按图8－5连接电路，取E＝30V,选择合适的电流、电压量程，
按表一进行测量。
2. 分别计算：
的数值，
检验是否等于所测的Uad 数值，并讨论检验结果。
三、用万用表测量电阻数值
要求：
1.选择倍率，分别测出图8－4 电阻板中6个电阻的数值以及
图8－5中去掉电源后 ad 间的电阻值。
2.计算(R1+R2+R3)//(R4+R5+R6) 的数值，并以直接测得的Rad比较，讨论比较的结果。（式中，R1～R6用实际测量值代入。）
四、二极管、电容器的判别
要求：
1.利用万用电表判别图8-6 电学暗盒中的元器件分布，并画在图8-6上。
2.确定暗盒中电解电容、二极管的极性；判出二极管中那个是稳压二极管。
[数据记录]
一、交流电压测量记录
表8－1 表中电压单位：V
二、直流电流、电压的测量记录
表8－2 表中电压单位：V
三、电阻的测量记录
表8－3
[数据处理]
一、 图8－5电路中各段电压测量数值的叠加：
与实验测得值
的相对偏差：
二、图8－5中a d间等效电阻值：
与实验测得值
的相对偏差：
[结果报道]
1.实验测的图8－5电路中各段电压测量数值叠加值分别为：U1＝ V、 U2＝ V、
U3＝ V，与Uad实际测得值的相对偏差分别为：EU1＝ ％、EU2＝ ％、EU3＝ ％。
2.实验测的图8－5电路中a d间等效电阻值
＝ KΩ，与实验测得值的相对偏差：
＝ ％。
3.电学暗盒中的元器件分布如图8－6。
[结果讨论] 提示
----讨论的主要内容
1.自耦调压器电压指示值与万用表测量值差异的主要原因。
2. U1、U2、U3与Ua d差异的主要原因。
3. Rad计与Rad差异的主要原因。
[结论] 提示
----总结普通万用表能否进行精确测量，其主要用途是什么。
[附] 实验报告书写步骤：
1.[仪器和用具] 应按实际所使用的型号、规格给出。
2.[实验原理] 需叙述如下内容：一、简述万用电表的基本结构和基本使用方法；二、详述使用万用表应注意的问题；三、详述万用表的应用画出相应应的电路图（图8-2、图8-3）。
3.[实验内容、步骤] 必须根据具体的实验过程并参考讲义中的[实验内容、要求]进行叙述并画出图8－4及图8－5。
4.[数据记录]
5.[数据处理]
一、图8－5电路中各段电压测量数值的叠加：
【注释：加减运算后的结果，应当和参与运算各数中最先出现的可疑位一致。例如：
例如
本来算出来结果应为U1=29.5V，但由于下面计算相对偏差时还要用到该结果，该结果就为一个中间过程量，所以多保留了一位，为U1=29.52V；若结果算出来为U1=29.50V，则保留为U1=29.5V。U2、U3依此类推。】
与实验测得值的相对偏差：
【注释：在数字处理过程中的相对偏差有效数字的保留原则：若公式算出的有效数字的首位是1，则保留三位，如EU1=-1.60%；若有效数字的首位不是1，则保留两位，如EU2=0.67%。ER、EU3依此类推。】
二、图8－5中a d间等效电阻值：
与实验测得值的相对偏差：
[结果报道]
1. 实验测的图8－5电路中a d间等效电阻值＝2.11KΩ，与实验测得值的相对偏差：
ER＝0.4％。
2. 实验测的图8－5电路中各段电压测量数值叠加值分别为：U1＝29.5V、U2＝30.2V、U3＝30.3V，与Uad实际测得值的相对偏差分别为：EU1＝-1.6％、EU2＝0.7％、EU3＝0.9％。
【注释：对于结果报道中的相对偏差“只进不退”，若有效数字的首位是1，保留两位，如EU1=-1.6%；若有效数字的首位不是1，则保留一位,如EU2=0.7%。EU3、ER依此类推。】
7.[结果讨论]
----讨论的主要内容
1. 自耦调压器电压指示值与万用表测量值差异的主要原因。
2. U1、U2、U3与Ua d差异的主要原因。
3. Rad计与Rad差异的主要原因。
8.[实验结论]
----总结普通万用表能否进行精确测量，其主要用途是什么。
第二篇：物理实验之练习使用万用电表
练习使用万用电表
［实验目的］
学习使用万用电表
［实验原理］
1、认识表面结构及操作方法：Ｊ0411型万用表的上部是表头，表盘上有电阻、电流、电压等各种量程的刻度，万用表下半部是选择开关，它的四周刻着各种测量项目和量程。（电流和电压又分直流的和交流的，不要弄错）。下半部的右上角是调零旋钮，其作用是欧姆档调零；电表右下边“+”、“-”号旁分别是红色和黑色表笔的插孔。
2、测量前应做的准备工作；
A、 先检查表针是否停在端“0”位上，否则用螺丝刀转动表盘下边中间的调整定位螺丝，使指针指零。
B、 将红黑表笔分别插入“+”、“-” 插孔。
3、测量时应注意选择开关拨到需要测量的项目和量程上，读数时读跟选择开关的档位相对应的刻度。
［实验步骤］
一、练习用万用电表检查测试有标值的电阻
（1）、调整定位螺丝，使指针指零。
（2）、选择开头置“Ω”项目的R×1档上,短接红、黑表笔，调整欧姆调零旋钮，使指针指到0欧姆位置，然后断开表笔。
（3）、将两表笔分别接触标定值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，与标称值进行比较，然后断开表笔。
（4）选择开关改置R×100档，重新进行欧姆调零。
（5）将两表笔分别接触标称值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，
与标称值进行比较，然后断开表笔。
二、测定“220V，60W“电灯泡的灯丝电阻和人体电阻：
（1）、先估计灯泡电阻，置选择开关于相应的挡位（例R×10），进行欧姆调零。
（2）、两表笔分别接触灯泡两端，读出电阻值，若发现指针偏角很小（欧姆读数很大），则改换较大倍率的量程（例R×100或 R×1K）重新进行欧姆调零后进行测量，反之则改用较小倍率挡（R×1），直至指针指示尽可能接近刻度中央部分后，读出电阻值并记录，试比较测量值与利用公式R=U/I的计算值，并指出差异的原因。
（3）选择开关改置R×1K档，进行欧姆调零后，两手分别捏住两表笔的金属杆读出人体电阻的值并记录，试比较测量值与利用公式R=U/I的计算值，并指出差异的原因。
（4）将表笔从插孔中拨出，将选择开关旋到OFF或交流电压最高档位上。
［注意事项］
（1）测量前应根据估计阻值选用适当的量程。由于欧姆挡的非线性，因此指针处在表盘中间一段刻度内读数较准确，因此要选择恰当的量程尽量使指针处在中间附近。
（2）测电阻时，待测电阻要跟别的元件和电源断开，不然就不能得到正确的测量结果，甚至还可能烧坏电表；两手也不能同时握两表的金属部分；读数时不要忘了乘以相应的倍率。
（3）换用欧姆档的另一量程时，一定要重新进行“欧姆调零”，才能进行测量。
（4）用后要把选择开关旋离欧姆档，并处于OFF或交流电压最高档。（简记：“换档调零，用后旋离” ）长期不用要将电池取出。
［实验记录］
1、定值电阻A：标称值 ；测量值 ；
2、定值电阻A：标称值 ；测量值 ；
3、灯泡测量电阻 ；人体电阻 ；
练习题
1、 下列说法正确的是：
A.欧姆表的测量范围是从零到无穷
B.用不同档次的欧姆表测量同一个电阻的阻值，误差是一样的
C.用欧姆表测电阻时，指针越接近中央时，误差越大
D.用欧姆表测电阻时，选不同量程时，指针越靠近右端时，误差越小。 （A）
2、 调零后，用“´10”挡测量一个电阻的阻值，发现指针偏转角度很小，正确的判断和作法是：
A.这个电阻阻值很小
B.这个电阻阻值较大
C.为了把电阻值测得更准一些，应换用“´1”挡重新测量
D. 为了把电阻值测得更准一些，应换用“´100”挡重新测量 （B D）
3、 用万用表欧姆挡测电阻，下列说法中那些是错误的：
A. 测量前必须调零，而且每测一次电阻都要重新调零
B. 每次换挡后都必须重新调零
C. 待测电阻如果是连在某电路中，应该把它先与其它元件断开，再进行测量
D. 两个表笔与待测电阻接触良好才能测得较准，为此应当将两只手分别将两只表笔与电阻两端紧紧的捏在一起 （A D）
4、 使用中值电阻是25欧（“´1”挡）的万用表测量两个定值电阻（已知它们的阻值越为R1=20欧和R2=30千欧），在下列的一系列操作中，选出尽可能准确地测定各阻值，并符合万用表使用规则的各项操作，将它们的序号按合理的顺序填写在横线上的空白处。
A. 转动选择开关使其尖端对准“´1K”挡
B. 转动选择开关使其尖端对准“´100”挡
C. 转动选择开关使其尖端对准“´10”挡
D. 转动选择开关使其尖端对准“´1”挡
E.转动选择开关使其尖端对准“OFF”挡
F. 将两表笔分别接触R1的两端，读出阻值后，随即断开，
G. 将两表笔分别接触R2的两端，读出阻值后，随即断开，
H. 将两表笔短接，调节调零旋扭，使表针指在刻度线右端的“0”刻度。
所选操作的合理顺序是：DHFAHGE 。
5、 用欧姆表“´100”挡测量两个电阻的阻值，调零后，
先后用表笔压紧电阻两端，表针依次指在如图所示的a、
b两处，表盘中央的刻度是40，则两个电阻的阻值依次
是 欧，和 欧，为了提高测量精度，上述
两个电阻中阻值为 欧的电阻应换用 挡重新测量。
（4.40´103 2.0´102 2.0´102 “´10”）
6、 用万用表测直流电压和测电阻时，若红表笔插入万用表的（+）插孔，则
A.测电压时，电流从红表笔流入万用表，测电阻时电流从红表笔流出万用表；
B. 测电压、测电阻时电流均从红表笔流入万用表；
C. 测电压、测电阻时电流均从红表笔流出万用表；
D.测电压时，电流从红表笔流出万用表，测电阻时电流从红表笔流入万用表；
（B）
7、 如图所示，电路的三根导线中有一根是断的，
电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，
为了查出断导线想用万用表的红表笔接在电源a
，再将黑表分别笔接在电阻器R1的b端和R2的
c端，并观察万用表的示数，在下列选挡中符合
操作规程的是：
A.直流10伏挡 B. 直流0.5安挡 C. 直流2.5伏挡 D欧姆挡
（A）