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第一章第3节多用电表

在初中以及之前的实验中，我们发现测量电流和电压时需要分别使用电流表和电压表。如果有一种电表能够同时测量电流和电压，那将会非常方便！图1.3-1展示了这样的一种电表。它不仅可以测量电流和电压，还能测量导体的电阻(我们将在下一节课中学习)。无论是测量电流、电压还是电阻，它都具有多种不同的量程，因此其测量范围远比单一用途的电表更广泛。这种电表被称为多用电表(multi-meter),也叫多用表。

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图1.3-1 多用电表的结构

多用电表由一个十分灵敏的电流表（俗称表头）和若干其他元件构成。表头中有一块磁铁，磁极之间有个线圈。线圈中有电流通过时，在磁场力的作用下会偏转，根据偏转的角度就能知道电流的大小。

使用前的准备

如图1.3-2所示，多用电表的上半部分包括表盘、指针和调零螺丝。表盘上有各种量程的刻度，如电流、电压和电阻等，且多数刻度可供几个不同的量程共用。下半部分则包括选择开关和的调零旋钮。选择开关可以转动，其周围标有各种测量项目和不同的量程，其中电压挡还分为直流(以符号“-”表示)和交流(以符号“～”表示)两种。

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图1.3-2 一种多用电表

在使用前，请务必检查表针是否位于刻度盘左端的“0”位置。若指针未停留在“0”，测量结果可能产生误差。此时，需用螺丝刀轻轻转动表盘下方的调整定位螺丝，使指针指向“0”。这一过程称为调整机械零点。接下来，将红表笔和黑表笔分别插入正(+)和负(-)插孔。

电压的测量

在测量直流电压时，需要将选择开关拨到适当的量程，同时考虑两支表笔的连接位置。务必使红表笔连接到离电源正极较近的位置，黑表笔连接到离电源负极较近的位置(如图1.3-3所示)。如果不这样操作，指针可能会向左偏移，从而可能导致表头损坏。

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图1.3-3 测电压时，红表笔连在离电源正极近的位置，黑表笔连在离电源负极近的位置。

测量时，手指不能接触表笔的金属部分；也不能在测量时转动选择开关！

在进行电压测量时，务必选择合适的量程。若选取的量程小于被测电压，指针可能超出表盘最右端，导致表针弯曲，甚至烧毁表头；若选取的量程远大于被测电压，将影响测量精度。若无法预先估算被测电压大小，为确保安全，建议从最大量程开始，逐挡测试。

为了确保不损坏电表并保持测量的准确性，我们应该首先进行试触操作。具体来说，就是将一支表笔接触待测点，然后用另一支表笔短暂地接触另一个待测点，同时观察表针的偏转和偏移量。只有在确认表针的偏转方向正确且偏移量不超过最大刻度时，才能将两支表笔牢固地接到待测点上，并从表盘上选择相应的刻度读取数据。如果发现错误，应先进行纠正，再重新进行测量。

思考与讨论

使用多用电表时，选择开关的挡位选取很重要。如果选择开关的挡位选取不正确，会使测量不准，甚至损坏电表。

1．一个多用电表的直流电压部分有2.5V、250V几挡，被测的是4节干电池串联组成的电池组，应该选择哪个挡位？使用其他挡位可能造成什么损坏或者有什么其他不利影响？

2．对于一个不能事先估计的电压值，测量时应该如何选取选择开关的挡位？

实验

测量学生电源提供的直流电压和交流电压

用多用电表测量学生电源提供的多个直流和交流电压输出值，并对比其相应的标称值，看看是否有差别（学生电源直流和交流电压的标称值只供参考）。

多用电表的表头是十分灵敏的，微弱的电流就能使指针到达最右端。为什么用它的电压挡可以测量很高的电压呢？

原来，把选择开关旋到电压挡时，表头就与一个比表头电阻大得多的电阻串联起来了（图1.3-4），电路中的总电阻就变得很大，所以实际流过表头的电流仍然很小。

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图1.3-4 多用表测电压时的电路

转动选择开关选择不同的电压挡时，实际上是在改变不同的串联电阻。

大家谈

普通学生用电压表最大的量程为0～15V，假设它的电阻是R，把它与一个电阻值也是R的电阻串联起来，根据我们初中学过的，串联电路中各部分电路的电压与总电压的关系，电阻和电压表两端可以承受的总电压是多大？

如果串联的电阻大小是2R，它可以承受的总电压又是多少？

如果把电压表与电阻串联后的电路两端作为新的电压表的两端，它的最大量程就是它们可以承受的总电压值。改装电压表的道理就是如此。

如果想把原来的电压表改装成量程为150V的电压表，这个串联进来的电阻跟原来电压表的电阻，应该有什么关系？

电流的测量

当我们谈论“电压”时，是指电路中两个节点之间的电势差。因此，在测量电压时，我们无需更改原始电路，只需将两根表笔分别接触待测的两个节点即可(图1.3-5甲)。

谈到“电流”时，是指通过某个点的电流。因此，在测量电流时，我们需要断开原始电路，将电表接入，使电流通过电表(图1.3-5乙)。

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图1.3