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第一章万用表原理与使用

万用表是一种最常用的测量仪表，以测量电压、电流和电阻三大参量为主，因此也称为三用

表，国家标准中称为复用表。有些万用表还可以用来测量交流电流、交流电压、电容、电感及半

导体三极管的直流电流放大倍数等。

万用表的种类很多，根据测量结果的显示方式的不同，可分为模拟式(指针式)和数字式两大

类，其结构特点都是用一块表头(模拟式)或一块液晶显示器(数字式)来指示读数，用转换器件、转

换开关来实现各种不同测量目的的转换。

第一节模拟式万用表

模拟式万用表的测量过程是先通过一定的测量电路，将被测电量转换成电流信号，再由电流

信号去驱动磁电式表头指针的偏转，在刻度尺上指示出被测量的大小。测量过程如图1．1．1所

示。由此可见，模拟式万用表是在磁电式微安表头的基础上扩展而成的。

图1．1．1模拟式万用表的测量过程

一、磁电式微安表头

模拟式万用表的核心部件是磁电式微安表头。磁电式表头利用磁场中通电线圈受磁场力作用

而转动的原理工作，利用线圈的转动带动固定在线圈上的指针转动而指示出流过线圈的电流的大

小。

磁电式表头结构如图1．1．2所示，它由固定和可动两部分组成。固定部分由永久磁铁、极

掌N和S极、固定在极掌中间的圆柱形铁芯、机械零位调节器和表盘组成。极掌与圆柱形铁芯间

的空气隙是均匀的。永久磁铁产生强磁场，圆柱形铁芯将磁场集中在铁芯和气隙中。机械零点调

节器的作用是：当线圈没有电流流过时，指针若不指在表盘刻度尺的零位，可人工转动零位调节

器，使指针转至零位。

图1．1．2磁电式表头结构

可动部分由铝框、线圈、前后两根半轴、两个螺旋弹簧和指针组成。线圈绕在铝框上，铝框

固定在两个半轴上，轴上装有指针，两个半轴可在轴承中转动。铝框可以围绕着圆柱形铁芯转动。

线圈的两头与装在两个半轴上的螺旋弹簧的一端相接，螺旋弹簧另一端固定在半轴上，螺旋弹簧

除了产生反抗力矩外，还是将电流引入和引出的通路。

磁电式表头指针的偏转角度能快速、准确无误地指示出被测量的大小，主要是以下几个力矩

综合作用的结果。

1．转动力矩

该力矩是通电线圈受磁场力的作用而产生的，如图1．1．3所示，当线圈通过电流时，它在

均匀磁场中就会受到磁场力的作用，根据左手定则可以确定力的方向是与线圈平面相垂直的，并

且产生在线圈两边。这两个大小相等方向相反的力就会对线圈形成转动力矩，使线圈发生转动。

转动力矩的大小可由下式计算

M=F·b

式中：F——线圈两边分别所受的力(C边或D边)；

b——线圈的宽度(C，D边之间的距离)。

而F=BLNI

式中：B——极掌与铁芯气隙中的磁场强度；

L——线圈边长；

N——线圈匝数；

I——线圈中流过的电流。

所以，M=BLNIb，其中L·b=S为线圈面积。

当表头制成后，B，S，N都为固定不变的常数，令K二BSN，则

M=K·I

此式说明，磁电式表头中旋转力矩的大小与流过线圈的电流的大小成正比。

2．反抗力矩

该力矩是由螺旋弹簧产生的，当线圈受转动力矩的作用而旋转时，拉紧了螺旋弹簧而产生反抗

力矩。当反抗力矩与转动；勺矩相等时，指针就停止在某一位置上，形成一个偏转角。偏转角越

大，反抗力矩也越大，其数值由下式决定

M=ω·α

α

式中：M——反抗力矩；

α

ω——弹簧的弹性系数；

α——指针偏转角度。

当指针在某一位置停止转动时，说明旋转力矩与反抗力矩大小相等方向相反。即

M=M

α

因此有KI=ω·α

α=(K／ω)I

令K／ω=S，则

I

α=S·I