浅析电表的改装原理与使用

2020-06-15杨春玲

数字通信世界 2020年5期

杨春玲

（临汾职业技术学院，临汾 041000）

随着社会的发展，电器化时代已进入每一个家庭，电已经是我们每个人生活中必不可少的商品，对理工科学生的课程设置也离不开对电学知识的学习和考察。其中电表的改装和使用以及读数问题历来是考察的重点和高频考点，也是学生们做题和操作中的易错易混点，笔者通过多年的教学经验，总结了电表的改装原理，使用方法，及读数方法，以供大家参考。

1 多用表的构造及原理

电流表、电压表、欧姆表三种电表都是由表头（也叫电流计）改装而成的。表头是一种量程很小的特殊的电阻，之所以说它是特殊的电阻，是因为流过它的电流可通过它本身表盘清楚地读出来，它的常用符号为。

由于表头的内阻rg很小，所允许通过的电流的最大值Ig（量程）和它两端所能承担的最大电压Ug也很小，故常要给它串联或是并联某一电阻，进而改装为所需的大量程的电表以便使用。

1.1 电流表

电流表的改装原理是利用并联电路等压分流的特点而改装的。并联电路中各并联支路两端的电压相等，根据欧姆定律流过各支路中的电流与电阻成反比，即将电流计并联一个适当的电阻即可改装成大量程的电流表，其内部结构如图1，改装后的电流表的量程等于各支路的电流之和，即所并联的阻值由于其表盘刻线是均匀的，只不过量程扩大了而已，故可在电流计原来的刻线上重新标数。

图1

同学们普遍感到困难的一类题如下：当两个由相同电流计改装成的量程不一样的电流表并联时，二者的读数，偏角如何？我们可以根据上述方法，这样分析理解：把并联的每一块电流表拆分成电流计和一电阻的并联，由于并联，两块电流计两端的电压相同，电流计一样说明其内阻也是相同的，根据欧姆定律流过两块电流计中的电流就是一样大，故偏角一样，但由于所并联阻值不同，电流表的量程不一样，相同偏角处标数就不一样，故读数不一样。从这个例子中不难看出，只要理解了电流表的内部结构和改装原理，难点问题就迎刃而解了。

图2

1.2 电压表

电压表是利用串联电路的等流分压特点而改装的，串联电路中各部分所分得的电压与其电阻成正比，即电压表的内部结构如图2，改装后的电压表量程所并联的阻值根据这一原理不难理解两块由相同电流计改装成的量程不一样的电压表串联起来时，电压表的指针偏角相同，但读数不同。

1.3 欧姆表

图3

欧姆表的内部结构如图3，其工作原理是闭合电路欧姆定律，即在使用欧姆表测电阻时，首先要把所测元件与所接电路断开，第一步检查欧姆表的指针是否停在表盘左端的零刻线位置，否则要先进行机械调零，由于此时回路处于断开状态，流过电流计中的电流为零，故此时电流表的零刻线处，对应欧姆表盘上刻线为∞，使用欧姆表测电阻时只需要进行一次机械调零。第二步将选择开关置于“Ω”挡的“×1”，短接红黑表笔，此时所测电阻由闭合电路欧姆定律知，电流计中的电流最大，达到满偏，表针指向最右端Ig处，对应欧姆表盘上零刻线处，即欧姆表的零刻线在表盘的最右端。如果有误差，应调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻线，然后断开表笔，再使指针指向欧姆表盘∞刻线处。从所述原理可知欧姆表盘刻线不均匀，测量电阻时指针在正中央附近误差最小，此时所测电阻即指针所指的数据为所测电阻的阻值，此时也等于欧姆表的内阻，由于此时指针指向正中央，我们把这一阻值形象的称为“中值电阻”。在完成以上操作步骤后，预估一下所要测量元件的电阻值，选择倍率很关键，每进行一次换档都需要重新进行欧姆调零。指针最终要指向中值电阻附近才可读数，所测电阻误差小。例如某元件的电阻预估为几百欧姆，可将选择开关置于“×100”挡，重新进行欧姆调零，将被测元件接到红黑表笔之间进行测量即可。如果指针偏转过小，说明回路中流过的电流过小，所测阻值较大，为了阻值测量较为准确，根据以上所述，需要将选择开关调到大倍率“×1K”的档位，反之需要选择小倍率“×1”的档位，即“小换大、大换小”。记住这六字决，此类问题也就不难解决了。

综上所述，万用电表的内部结构如图4，从前面的原理可知，当开关S 与！、2相接时，为电流表，当S 与3、4相接时，为欧姆表，当S 与5、6相接时，为电压表。

2 使用多用电表的注意事项

在应用多用电表时，要分清选择开关的功能区域，最上面的不均匀刻线为电阻专用，零刻线在最右端。不论是电流表、电压表读数时只使用中间的刻度线，使用时要注意最小分度。

三种电表使用时都有红、黑两个表笔，使用时的口诀都是“红进黑出”，但意义不同。根据三种表的改装原理及内部结构可知，对电压表、电流表来说，红表笔为高电势正极，黑表笔为低电势负极。而欧姆表的红黑表笔与之相反。究其原因，可从图三看出，欧姆表的内部存在电源，所谓的“红进黑出”是相对电表而言，故其红表笔靠近其内部电源的负极，为低电势。理解清楚这一点很重要，在历年的高考中此处为高频考点，是教学的重点也是学生学习中的难点。所以在测二极管的正向电阻、电压表、电流表等具有极性元件的电阻时，要注意红黑表笔不能接错，否则前功尽弃。例如2013年全国卷1实验题的问题设置，经过前面的分析，结合题中电压表的正负情况，就不难理解答案应为将红表笔接1。

3 多用表的用途及使用方法

多用表可测电流、电压、电阻；也可检测电路的故障问题，还可以探测黑箱元件。当作为电流表使用时，要将电流表与所测电路串联，作为电压表使用时要将其与所测电路并联。

在利用电压表测电路故障时，若与某电阻并联时电压表的读数为零，则说明电路中的故障有两种。一种可能是与之并联部分短路，另一种故障可能是除并联部分以外的部分存在断路。需要进一步排除锁定。

用欧姆表也可以测电路的故障问题，如果某一元件的电阻趋于无穷大，那就说明该元件断路，反之短路。欧姆表的使用前面已进行了详细的说明，此处就不再赘述。

4 多用表的读数

在测电压和电流时，表盘刻线是均匀的，它们的读数与刻度尺、弹簧测力计的读数方法类似，读数一般容易理解和掌握。测电阻时，指针示数一般读两位有效数字，或者要估读一位，这一点目前业界还存在两种声音，一部分人认为欧姆表的刻线本身不均匀，读数存在误差，估读没有意义。但笔者从（2013-全国卷1）中发现，欧姆表的读数仍需估读一位。所设计的题目答案为12.0kΩ。由此可见欧姆表读数时也是需要估读的。