实验十五 简易万用表的设计与制作

实验十五 简易万用表的设计与制作

万用表是常用的测量工具，主要是由直流计及若干电阻构成。由于万用表具有具有多用途用方便等优点，有着广泛的应用。本实验主要熟悉万用表的设计及校正。

一 实验目的

1． 了解万用表测量电压、电流以及电阻的基本原理。

2． 掌多量程万用表的制作方法。

二 实验原理

万用表主要由磁电式电流计以及一系列电阻构成。由磁电式电流计和不同阻值的分流电阻可构成不同量程的电流表，同样，磁电式电流计和不同阻就构成了不同量程的电压表。电流计允许通过的最大电流称为电流计量程，用Ig表示，电流计线圈有一定的电阻称为电流计内阻，用Rg表示。量程

Ig与内阻Rg是电流计特性的两个重要参数。

要将磁电式电表改装成量程为I的电流表，只需在电表表头两并联一分流电阻，分流电阻阻值按一下公式计算：Rs?Rg?Ig/(I?Ig)。 并联不同的分流电阻可构成不同量程的电流表，如图1所示电流表有四个不同量程。

如果要将电流计改装成量程为U的电压表，则电流计需串联一分压电阻，分压电阻阻值按如下公式计算：Rx?UIg?Rg。串联不同的分压电阻，得到不同

量程的电压表，如图2所示。

如果要将表头改成欧姆表，可由图3说明原理，

开始短接a、b两端，调节电阻R’使得电流计满刻度，此时：IO?E，则当Rx接入回路后，回路电

Rg?R'流为：Ix?E（E为电池电动势，Rg为表头内阻，Rx为待测电阻）。

Rg?R?Rx所以，一旦E、Rg、R’确定后，回路电流仅由Rx决定。当Rx?Rg?R'时，

Ix?Io，此时电流表指针指向刻度线中点，这时的电阻Rx称为欧姆表的中值2电阻。由此方法可在电流计面板上刻度以显示不同的阻值电阻Rx。由于Ix与Rx呈非线性关系，所以欧姆表刻度为非均匀刻度，另外，实际是作为电源的电池也非恒定，所以欧姆表还需作零欧姆调整，实际电路中应增加零欧姆调整电位器。

如果要扩大欧姆表量程，可以采用一下两种方法，一是电流计两端并联不同的分流电阻，二是可提高电源电压。

三 实验内容

实验室提供5级电流G、电位器、一系列不同阻值电阻以及面包板、电池、单刀单掷开关等元件，完成如下设计：

1． 设计多量程电流表 2． 设计多量程伏特计

3． 设计欧姆表并作出相应欧姆表的Ix?Rx的对应数据表格和曲线。

四 思考题

1． 为什么不能用万用表欧姆档测量电源电阻？ 2． 怎样用欧姆表测量表头内阻？ 3． 为什么Ix与Rx为非线性关系？