實驗實訓一 使用萬用表及驗證歐姆定律

實驗實訓一使用萬用表及驗證歐姆定律一、目的要求1.學習使用萬用表測量電阻、直流電壓、電流、交流電壓、電流。2.驗證歐姆定律的正確性。3.應(yīng)用歐姆定律確定電流值。二、相關(guān)知識1.歐姆定律歐姆定律敘述為：線性電阻元件兩端的電壓與流過的電流成正比，比例常數(shù)就是這個電阻元件的電阻值。歐姆定律確定了線性電阻兩端的電壓與流過電阻的電流之間的關(guān)系。歐姆定律的數(shù)學表達式為：U=RI式中，R為電阻元件的阻值，單位為歐姆(Ω)；I為流過電阻的電流，單位為安培(A)；U為電阻兩端的電壓，單位為伏特(V)。歐姆定律也可表示為，這個關(guān)系式說明：當電阻元件兩端的電壓一定時，流過電阻元件的電流與其電阻值成反比，因此，電阻值越大流過電阻的電流就越小。如果把流過電阻元件的電流當成電阻兩端電壓的函數(shù)，畫出U-I（又稱伏-安）特性曲線，便可確定電阻元件是線性的還是非線性的。如果畫出的特性曲線是一條直線，則電阻是線性的；否則就是非線性的，如圖1-1所示。（a）線性時不變電阻（b）線性時變電阻（c）非線性時不變電阻（d）非線性時變電阻圖1-1線性電阻與非線性電阻2.萬用表萬用表又叫多用表、三用表（也即電流A，電壓V，電阻Ω三用），由表頭、測量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個主要部分組成，是最基本的電子測量工具。萬用表是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當微小電流通過表頭，就會有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)或串聯(lián)一些電阻進行分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等參數(shù)值，有的還可以測交流電流、電容量、電感量、溫度及半導體（二極管、三極管）的一些參數(shù)值。（a）數(shù)字式萬用表（b）指針式萬用表圖1-2萬用表萬用表包括數(shù)字式萬用表與指針式萬用表。目前，數(shù)字萬用表因讀數(shù)容易精確度高，過載能力強，使用更簡單等優(yōu)點已漸成主流。3.鉗形電流表圖1-3鉗型電流表與普通萬用表不同，普通鉗型電流表由電流互感器和電流表組成，可在不斷開電路的情況下測量交流負載的電流。但只限于在被測線路電壓不超過500V的情況下使用。目前市面所見到的大多數(shù)數(shù)字鉗形萬用表，都有萬用表的基本幾個測量檔位，即電阻檔，電壓檔，有的還具有溫度和電容檔等。要測量電壓首先確定你所要測量的電壓的交流還是直流，然后把表筆插入對應(yīng)的孔中，調(diào)到電壓檔，用兩根表筆分別放到要測量的電壓點上即可，比如一根火線，一根零線。測量交流電流時首先選交流電流檔，預估負載電流大小，選擇合適量程，按動扳手，打開鉗口，將被測載流導線置于穿心式電流互感器的中間，當被測導線中有交變電流通過時，交流電流的磁通在互感器副邊繞組中感應(yīng)出電流。如果是是自動量程直接測量就可以了，如圖1-4所示。每次測量只能鉗入一根導線。測量時應(yīng)將被測導線垂直置于鉗口的中央，以提高測量的準確度。注意被測線路的電壓不能超過鉗形表所規(guī)定的電壓等級（一般不過超過500伏），以防絕緣擊穿，人身觸電。（a）打開鉗口（b）鉗住導線圖1-4鉗形電流表的使用三、儀器設(shè)備TK406電工電子技術(shù)實驗平臺、MF47指針式萬用表、數(shù)字萬用表、連接線若干。四、內(nèi)容步驟1.電阻的測量實驗電路如1-5所示。圖1-5測量電路（1）將指針萬用表紅表筆接＋，黑表筆接－（COM）。（2）檔位旋轉(zhuǎn)至Ω擋（電阻檔），選擇合適量程，調(diào)零，斷開S1，S2，S3，分別測量R1、R2電阻值，填入表1-1中。（3）再使用數(shù)字式萬用表測量一次，將測量到的電阻值填入表中（注意紅表筆接VΩ插孔）。（4）比較這兩種萬用表的使用特點。表1-1電阻的測量電阻R1R2備注標稱值4.7kΩ300Ω斷開S1測量值1用指針表測量值2用數(shù)字表2.直流電壓的測量圖1-6直流電壓的測量如圖1-6所示。將萬用表旋轉(zhuǎn)至電壓檔，選擇合適量程，合上S1，S2，S3，接通直流電源，將萬用表并聯(lián)在所測元件兩端，分別測量每個元件兩端的電壓，填入表1-2中。注意測量電壓時要能夠正確判定元件兩端電壓的極性。表1-2電壓的測量UR1（V）UR2（V）UD（V）備注測量值1使用指針表測量值2使用數(shù)字表3.計算流過電阻元件的電流由歐姆定律，計算出流過兩個電阻元件的電流，并將計算結(jié)果填入表1-3。表1-3電流的計算UR1（V）UR2（V）R1R2IR1（mA）IR2（mA）備注測量值1使用指針表測量值2使用數(shù)字表4.通過測量支路電路，驗證歐姆定律圖1-7直流電流的測量針式萬用表旋至直流電流檔（數(shù)字萬用表紅表筆移至mA插孔中），接通直流電源（S1閉合），確定好電流的方向后分別測量R1、R2支路以及總電流，測量并將結(jié)果填入表1-4中。分析IR1、IR2、與I之間的關(guān)系。表1-4直流電流的測量IR1（mA）IR2（mA）I（mA）備注測量值1用指針表測量值2用數(shù)字表5.交流電壓的測量將萬用表旋轉(zhuǎn)交流電壓擋（數(shù)字萬用表紅表筆移至VΩ插孔中），接通交流電源開關(guān)，將萬用表接觸每個繞組的兩端，分別測量圖1-8所示變壓器每個繞組的交流電壓值，填入表1-5中。圖1-8交流電壓的測量表1-5測交流電壓繞組3-45-66-75-78-9備注測量值1（V）用指針表測量值2（V）用數(shù)字表6.用鉗型電流表測交流電流（1）將正在運行的待測導線夾入鉗形電流表的鉗形鐵芯內(nèi)，如圖1-4（b）。（2）讀取數(shù)顯屏或指示盤上的讀數(shù)即可。五、注意事項1.注意極性。正負（紅黑）表棒不要接錯。不要用電流擋去測電壓，用電阻擋去測電壓或電流，用電容擋去測帶電的電容器等，以免損壞儀表。2.擋位選擇。不同的物理量要選擇不同的檔位，若測量電流電壓，要區(qū)分是直流還是交流。3.選好量程。測量前應(yīng)先估值，若不能確定，量程要由大至小，如數(shù)字表僅最高位顯示數(shù)字“1”，其它位均消隱，說明儀表已過載。4.電阻調(diào)零。使用指針式萬用表測電阻時，要先調(diào)零。5.電流要串。測電流時，指針萬用表要串聯(lián)到電路中，鉗型電流表要夾住待測導線。6.在線換擋。在測量100V以上電壓或0.5A以上電流時禁止在線撥動量程開關(guān)，以免觸點燒毀。7.用畢復位。測量結(jié)束后須將量程開關(guān)旋到最大交流電壓量程擋位置。六、報告要求根據(jù)內(nèi)容步驟，將得到的數(shù)據(jù)進行分析，得到歐姆定律的驗證報告。分析兩種萬用表測量值為什么會