淺析電表的改裝原理與使用

楊春玲

（臨汾職業技術學院，臨汾 041000）

隨著社會的發展，電器化時代已進入每一個家庭，電已經是我們每個人生活中必不可少的商品，對理工科學生的課程設置也離不開對電學知識的學習和考察。其中電表的改裝和使用以及讀數問題歷來是考察的重點和高頻考點，也是學生們做題和操作中的易錯易混點，筆者通過多年的教學經驗，總結了電表的改裝原理，使用方法，及讀數方法，以供大家參考。

1 多用表的構造及原理

電流表、電壓表、歐姆表三種電表都是由表頭（也叫電流計）改裝而成的。表頭是一種量程很小的特殊的電阻，之所以說它是特殊的電阻，是因為流過它的電流可通過它本身表盤清楚地讀出來，它的常用符號為。

由于表頭的內阻rg很小，所允許通過的電流的最大值Ig（量程）和它兩端所能承擔的最大電壓Ug也很小，故常要給它串聯或是并聯某一電阻，進而改裝為所需的大量程的電表以便使用。

1.1 電流表

電流表的改裝原理是利用并聯電路等壓分流的特點而改裝的。并聯電路中各并聯支路兩端的電壓相等，根據歐姆定律流過各支路中的電流與電阻成反比，即將電流計并聯一個適當的電阻即可改裝成大量程的電流表，其內部結構如圖1，改裝后的電流表的量程等于各支路的電流之和，即所并聯的阻值由于其表盤刻線是均勻的，只不過量程擴大了而已，故可在電流計原來的刻線上重新標數。

圖1

同學們普遍感到困難的一類題如下：當兩個由相同電流計改裝成的量程不一樣的電流表并聯時，二者的讀數，偏角如何？我們可以根據上述方法，這樣分析理解：把并聯的每一塊電流表拆分成電流計和一電阻的并聯，由于并聯，兩塊電流計兩端的電壓相同，電流計一樣說明其內阻也是相同的，根據歐姆定律流過兩塊電流計中的電流就是一樣大，故偏角一樣，但由于所并聯阻值不同，電流表的量程不一樣，相同偏角處標數就不一樣，故讀數不一樣。從這個例子中不難看出，只要理解了電流表的內部結構和改裝原理，難點問題就迎刃而解了。

圖2

1.2 電壓表

電壓表是利用串聯電路的等流分壓特點而改裝的，串聯電路中各部分所分得的電壓與其電阻成正比，即電壓表的內部結構如圖2，改裝后的電壓表量程所并聯的阻值根據這一原理不難理解兩塊由相同電流計改裝成的量程不一樣的電壓表串聯起來時，電壓表的指針偏角相同，但讀數不同。

1.3 歐姆表

圖3

歐姆表的內部結構如圖3，其工作原理是閉合電路歐姆定律，即在使用歐姆表測電阻時，首先要把所測元件與所接電路斷開，第一步檢查歐姆表的指針是否停在表盤左端的零刻線位置，否則要先進行機械調零，由于此時回路處于斷開狀態，流過電流計中的電流為零，故此時電流表的零刻線處，對應歐姆表盤上刻線為∞，使用歐姆表測電阻時只需要進行一次機械調零。第二步將選擇開關置于“Ω”擋的“×1”，短接紅黑表筆，此時所測電阻由閉合電路歐姆定律知，電流計中的電流最大，達到滿偏，表針指向最右端Ig處，對應歐姆表盤上零刻線處，即歐姆表的零刻線在表盤的最右端。如果有誤差，應調節歐姆調零旋鈕，使指針指向電阻的零刻線，然后斷開表筆，再使指針指向歐姆表盤∞刻線處。從所述原理可知歐姆表盤刻線不均勻，測量電阻時指針在正中央附近誤差最小，此時所測電阻即指針所指的數據為所測電阻的阻值，此時也等于歐姆表的內阻，由于此時指針指向正中央，我們把這一阻值形象的稱為“中值電阻”。在完成以上操作步驟后，預估一下所要測量元件的電阻值，選擇倍率很關鍵，每進行一次換檔都需要重新進行歐姆調零。指針最終要指向中值電阻附近才可讀數，所測電阻誤差小。例如某元件的電阻預估為幾百歐姆，可將選擇開關置于“×100”擋，重新進行歐姆調零，將被測元件接到紅黑表筆之間進行測量即可。如果指針偏轉過小，說明回路中流過的電流過小，所測阻值較大，為了阻值測量較為準確，根據以上所述，需要將選擇開關調到大倍率“×1K”的檔位，反之需要選擇小倍率“×1”的檔位，即“小換大、大換小”。記住這六字決，此類問題也就不難解決了。

綜上所述，萬用電表的內部結構如圖4，從前面的原理可知，當開關S 與！、2相接時，為電流表，當S 與3、4相接時，為歐姆表，當S 與5、6相接時，為電壓表。

2 使用多用電表的注意事項

在應用多用電表時，要分清選擇開關的功能區域，最上面的不均勻刻線為電阻專用，零刻線在最右端。不論是電流表、電壓表讀數時只使用中間的刻度線，使用時要注意最小分度。

三種電表使用時都有紅、黑兩個表筆，使用時的口訣都是“紅進黑出”，但意義不同。根據三種表的改裝原理及內部結構可知，對電壓表、電流表來說，紅表筆為高電勢正極，黑表筆為低電勢負極。而歐姆表的紅黑表筆與之相反。究其原因，可從圖三看出，歐姆表的內部存在電源，所謂的“紅進黑出”是相對電表而言，故其紅表筆靠近其內部電源的負極，為低電勢。理解清楚這一點很重要，在歷年的高考中此處為高頻考點，是教學的重點也是學生學習中的難點。所以在測二極管的正向電阻、電壓表、電流表等具有極性元件的電阻時，要注意紅黑表筆不能接錯，否則前功盡棄。例如2013年全國卷1實驗題的問題設置，經過前面的分析，結合題中電壓表的正負情況，就不難理解答案應為將紅表筆接1。

3 多用表的用途及使用方法

多用表可測電流、電壓、電阻；也可檢測電路的故障問題，還可以探測黑箱元件。當作為電流表使用時，要將電流表與所測電路串聯，作為電壓表使用時要將其與所測電路并聯。

在利用電壓表測電路故障時，若與某電阻并聯時電壓表的讀數為零，則說明電路中的故障有兩種。一種可能是與之并聯部分短路，另一種故障可能是除并聯部分以外的部分存在斷路。需要進一步排除鎖定。

用歐姆表也可以測電路的故障問題，如果某一元件的電阻趨于無窮大，那就說明該元件斷路，反之短路。歐姆表的使用前面已進行了詳細的說明，此處就不再贅述。

4 多用表的讀數

在測電壓和電流時，表盤刻線是均勻的，它們的讀數與刻度尺、彈簧測力計的讀數方法類似，讀數一般容易理解和掌握。測電阻時，指針示數一般讀兩位有效數字，或者要估讀一位，這一點目前業界還存在兩種聲音，一部分人認為歐姆表的刻線本身不均勻，讀數存在誤差，估讀沒有意義。但筆者從（2013-全國卷1）中發現，歐姆表的讀數仍需估讀一位。所設計的題目答案為12.0kΩ。由此可見歐姆表讀數時也是需要估讀的。

5 結束語

綜上所述，多用表的使用重在弄清其內部結構及其改裝原理，在當下職業教育工學一體、理實一體的要求下，才能以不變應萬變，切切實實學到東西，學以致用。由于篇幅所限，本文不再贅述，有不當之處，還望批評指正。