初中物理实验教学指南：电学测量仪器使用

一、电流表

（一）电流表的原理

电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。电流表内部有一永磁体在极间产生磁场；在磁场中有一个线圈；线圈两端各有一个游丝弹簧，分别连接电流表的一个接线柱；在弹簧与线圈间由一个转轴连接；在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，切割磁感线，受磁场力的作用，线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小（图2-17）。这是磁电式电流表，就是我们平时实验室里用的那种。

图2-17

（二）电流表的使用方法

1．校零。用平口改锥调整校零按钮。

2．选用量程。根据待测电流的大小选择合适的量程，如果无法估计待测电流的大小，先选最大量程试测，若发现表针偏转角度很小，改用较小的量程，使表针偏转角度达到满量程的以上。

3．读数。看清量程，看清分度值（一般而言，量程0～3A的分度值为0．1A， 0～0．6A为0．02A），看清表针停留位置（一定要从正面观察）。

（三）使用注意事项

1．电流表要与用电器串联在电路中（不能直接接在电池两端，否则就会短路，烧坏电流表）。

2．电流要从“＋”接线柱入，从“-”接线柱出（否则指针反转，容易把针打弯）。

3．被测电流不要超过电流表的量程（可以采用试触的方法来看是否超过量程）。

4．绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上（电流表内阻很小，相当于一根导线。若将电流表连到电源的两极上，轻则指针打歪，重则烧坏电流表、电源、导线）。

5．读数时视线要垂直于刻度盘面。

二、电压表

（一）电压表的原理

电压表是测量电压的一种仪器，在它里面有一个永磁体，在两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈，线圈放置在永磁体的磁场中，并通过传动装置与表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程：0～3V、0～15V。电压表有三个接线柱，一个负接线柱，两个正接线柱，电压表的正极与电路的正极连接，负极与电路的负极连接。电压表是个相当大的电阻器，理想状态可认为是断路（图2-18）。

图2-18

（二）电压表的使用方法

使用前要先估计一下待测电压的大小，看选用那个量程合适；如果不知道电压的大小，则先选用量程大的一挡，若示数小于3V，再选用量程较小的0～3V挡。接线时，必须把电压表与被测电路并联，而且电压表的“＋”接线柱要接在与电源正极相连的那端。

（三）使用注意事项

1．使用前，首先要检查指针是否指零，若不指零，进行调零。

2．使用时，选取合适的量程，使读数尽可能在满量程的以上。

3．电压表要并联在待测电路的两端，“＋”号接线柱接待测电路的高电位端（电源正极），“-”号接线柱接待测电路的低电位端（电源负极）。

4．读数时视线要垂直于刻度盘面，根据所使用的量程读出结果。

三、万用表

万用电表，简称万用表，是一种多功能、多量程、便于携带的电子仪表。它可以用来测量直流电流／电压、交流电流／电压、电阻、音频电平和晶体管直流放大倍数等物理量。分为指针式万用表和数字式万用表。

（一）万用表的结构

万用表由表头、测量线路、转换开关以及测试表笔等组成，面板上一般包括刻度尺、量程、选择开关、机械零位调节旋钮、欧姆挡零位调节旋钮、供接线用的插孔或者接线柱等（图2-19）。

图2-19

（二）万用表的原理

万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有显示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。

（三）指针式万用表的使用方法

1．测试前，首先把万用表放置在水平状态，并视其表针是否处于零点（电流、电压刻度的零点），若不在，则应调整表头下方的“机械零位”，使指针指向零点。

2．根据被测项，正确选择万用表上的测量项目及量程开关。如已知被测量的数量级，则选择与其相对应的数量级量程。如不知被测量值的数量级，则应选择最大量程开始测量，当指针偏转角太小而无法精确读数时，再把量程减小。一般以指针偏转角不小于最大刻度的为合理量程。

3．电流的测量

（1）把万用表串接在被测电路中时，应注意电流的方向。即红表笔接电流流入的一端，黑表笔接电流流出的一端。如果不知被测电流的方向，可以在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另一端轻轻地碰一下，如果指针向右摆动，说明接线正确；如果指针向左摆动（低于零点），说明接线不正确，应把万用表的两支表笔的位置调换。

（2）在指针偏转角大于或等于最大刻度时，尽量选用大量程挡。因为量程愈大，分流电阻愈小，电流表的等效内阻愈小，这时被测电路引入的误差也愈小。

（3）在测大电流（如500mA）时，千万不要在测量过程中拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关的触点。

4．电压的测量

（1）把万用表并接在被测电路上，在测量直流电压时，应注意被测点电压的极性，即红表笔接电压高的一端，黑表笔接电压低的一端。如果不知被测电压的极性和电压的大约数值时，将转换开关旋转至直流电压最高量程，然后按前述测电流的试探方法试一试，如指针向右偏转，则可以进行测量；如指针向左偏转，则应把红、黑表笔调换位置方可测量。

（2）与做电流表一样，为了减小电压表内阻引入的误差，在指针偏转角大于或等于最大刻度的时，测量尽量选择大量程挡。因为量程愈大，分压电阻愈大，电压表的等效内阻愈大，这时被测电路引入的误差愈小。如果被测电路的内阻很大，则要求电压表的内阻更大，才会使测量精度高，此时需换用电压灵敏度更高（内阻更大）的万用表来进行测量。

（3）在测量交流电压时，不必考虑极性问题，只要将万用表并接在被测两端即可。另外，一般也不必选用大量程挡或选择高电压灵敏度的万用表。因为一般情况下，交流电源的内阻都比较小。值得注意的是，被测交流电压只能是正弦波，其频率应小于或等于万用表的允许工作频率，否则就会产生较大误差。

（4）不要在测较高的电压（如220V）时拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关关的触点。

（5）在测量大于或等于100V的高电压时，必须注意安全。最好先把—支表笔固定在被测电路的公共地端，然后用另一支表笔去碰触另一端测试点。

（6）在测量有感抗的电路中的电压时，必须在测量后先把万用表断开再关电源。不然在切断电源时，电路中感抗元件的自感现象会产生高压而可能把万用表烧坏。

5．电阻的测量

（1）将转换开关旋转至“Ω”适当量程上，两表笔直接相碰（短路），调整表盘下面的零欧调零旋钮，使指针正确指在零欧处。

（2）在测量电阻之前，应将电源切断，电路中的电容器应该先放电，否则会毁坏电表。

（3）在不能确定被测电阻是否有并联电阻存在时，必须先把一只脚焊下，然后测量，否则并联电阻会使被测电阻的测量值比实际数值小。

（4）在测试电阻时，应注意不能两手同时接触电阻两端，因为这样等于在电阻两端并接上一只人体电阻，使测量数值偏小，尤其在测量大电阻时误差更大。量程每变换一次，都必须调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆。

（5）为了提高测试的精度和保证被测对象的安全，必须正确选择合适的量程挡。一般测电阻时，要求指针在全刻度的的范围内，这样测试精度才能满足要求。

（6）使用完毕不要将量程开关放在欧姆档上。应将量程开关置于“off”挡或者高压交流挡。(www.xing528.com)

为了保护微安表头，以免下次开始测量时不慎烧坏表头，测量完成后，应注意把量程开关拨在交流电压的最大量程位置，千万不要放在欧姆挡上，以防两支表笔万—短路时，将内部干电池的电量全部耗尽。

（四）数字万用表使用方法

1．直流电压的测量

（1）黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V／Ω插孔。

（2）将功能开关置于DCV量程范围，将测试笔跨接到待测电源或负载上。

（3）如只左边显示“1”表示超过量程，需将功能开关置于更高量程。

（4）测直流电压时，显示负号则红表笔实际接负极了。

注意：当不能准确估计被测电压范围时，将功能开关置于最大量程，并根据需要逐渐下降。

2．直流电流的测量

（1）黑表笔插COM孔，当测量值＜200mA电流时，红表笔插入mA插孔；当测量值＞200mA时，红表笔插入20A插孔。

（2）开关置于DCA量程，并将表笔串联接入待测电路。

（3）测量直流电流时。显示负号则为实际电流反向。

注意：（1）如果不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程，再逐渐减小量程。（2）如果只显示“1”，则表示过量程，需将功能开关置于更高量程。（3）测电流时，要将表笔串联接入待测电路，否则可能损坏万用表或电路元件。

3．电阻的测量

（1）将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V／Ω插孔（注意：红表笔极性为“＋”）。

（2）将功能开关置于量程，将测试笔跨接到待测电阻上。

（3）如果被测电阻值超出所选择量程，则显示“1．”，需选择更大量程。

（4）可用于检查二极管。

（5）可用来测量三极管的放大倍数hFE。测量时，选择开关置于PNP或NPN，并把三极管的B、C、E极分别插入相应的插孔内，好的三极管hFE值通常在40～1　000范围内。

四、测电笔的使用

测电笔也称验电笔，俗称电笔，是用来检测导线、电器和电气设备的金属外壳是否带电的一种电工工具，其测量范围在60～500V之间。根据外形来分，测电笔有钢笔式和螺丝刀式两种。

（一）结构

笔尖金属体、高压电阻、氖管、小窗、弹簧、笔尾金属体（图2-20）。

（二）使用方法

使用测电笔时，用中指和拇指持测电笔笔身，食指接触笔尾金属体或笔挂（图2-21）。当带电体与接地之间电位差大于60V时，氖泡产生辉光，证明有电。

注意：人手接触测电笔部位一定要为测电笔的金属笔盖或者笔挂，绝对不能接触试电笔的笔尖金属体，以免发生触电。

图2-20

图2-21

（三）测电笔的其他用途

1．可用来判断直流是否接地。在对地绝缘的直流系统中，可站在地上用测电笔接触直流系统中的正极或负极，如果测电笔氖泡不亮，则没有接地现象；如果氖泡发亮，则说明有接地现象。其发亮如在笔尖端，则说明为正极接地；如发亮在手指端，则为负极接地。必须指出的是，在带有接地监察继电器的直流系统中，不可采用此方法判断直流系统是否发生接地。

2．可以用来判别交流电和直流电。在用测电笔进行测试时，如果测电笔氖泡中的两个极都发光，则是交流电；如果两个极中只有一个极发光，则是直流电。

3．用于判别电压的高低。普通低压测电笔的电压测量范围大致在60～500V。有经验的电工可根据经常使用的测电笔氖管发光的强弱来估测电压的大致数值，氖管越亮，说明电压越高。

4．检查相线是否碰壳。用测电笔接触电气设备的壳体，若氖管发光，则有因相线碰壳而漏电的现象。

（四）数字感应测电笔

数字感应测电笔是近年来出现的一种新型电工工具（如图2-22）。它在绝缘皮外侧利用电磁感应探测，将探测到的信号放大后利用LCD显示来判断物体是否带电，具有安全、方便、快捷等优点。

图2-22

1．按钮说明

直接测量按键（A键）（离液晶屏较远），也就是用笔头直接去接触线路时，请按此按钮；

感应测量按键（B键）（离液晶屏较近），也就是用笔头感应接触线路时，请按此按钮。

注意：不管电笔上如何印字，离液晶屏较远的为直接测量健；离液晶屏较近的为感应键即可

数字感应测电笔适用于直接检测12～250V的交直流电和间接检测交流电的零线、相线和断点，还可测量不带电导体的通断。

2．数字感应测电笔使用

（1）间接测量：按住B键，将笔头靠近电源线，如果电源线带电的话，数显电笔的显示器上将显示高压符号。可用于隔着绝缘层分辨零／相线、确定电路断点位置（图2-23（a））。

（2）直接测量：按住A键，将笔头接触带电体，数显电笔的显示器上将分段显示电压，最后显示数字为所测电路电压等级（图（b））。

图2-23

3．使用注意事项

（1）使用测电笔之前应先检查测电笔内是否有安全电阻，然后检查测电笔是否有损坏，是否有受潮或进水现象。检查合格后方可使用。

（2）在使用测电笔测量电气设备是否带电之前，先要用测电笔在有电源的部位检查一下氖管能否正常发光，如能正常发光，方可使用。

（3）在明亮的光线下使用测电笔测量带电体时，应注意避光，以免因光线太强而不易观察氖管是否发光，造成误判。

（4）螺丝刀式测电笔前端金属体较长，应加装绝缘套管，避免测试时候造成短路或触电事故。

（5）使用完毕后，要保持测电笔清洁，并放置在干燥处，严防碰摔。