专题十一 万用表测量直流、交流电压（教案）-山东省对口升学《电气测量技术》（第2版）(高教社）专题复习讲练测

专题十一 万用表测量直流、交流电压（教案）-《电气测量技术》（第2版） 高教社-专题复习讲练测 一、考纲解读 1.能够准确阐述万用表电压挡的结构组成，清晰区分表头、量程转换开关、分压电阻等关键部件的功能及在测量电压过程中的作用，理解各部件协同工作实现电压测量的原理 。 2.熟练掌握指针式万用表和数字万用表测量直流、交流电压时的读数方法，包括根据量程确定刻度盘分度值、解读指针位置含义以及理解数字万用表显示屏显示数值的意义。 3.深入理解万用表测量电压的工作原理，能运用欧姆定律解释测量过程中电压、电流和电阻的关系，明确分压电阻在测量中的作用，以及交流电压测量时整流器的工作原理。 二、知识点梳理 一、识--认识万用表的电压挡 1.结构 以 MF47 型万用表为例,认识电压挡及刻度,如图2-2-9所示。 2.万用表测量电压时的读数方法 测量电压时,如果量程为50V,则该刻度最大值为50V,共有5个大格,每大格对应10V,每小格对应1V;如果量程为500V时,则该刻度最大值为500 V,共有5个大格,每大格对应100V,每小格对应 10V。 二、探--探究万用表测量电压的工作原理 万用表测量直流电压的电路,实质上是一只多量程直流电压表,基本上采用共用式分压电路。由于设计万用表电路时,所有的测量电路通常是以直流电流测量电路为基础进行扩展的,所以直流电流测量电路的最低直流电流挡也称为万用表的基础挡。 由图 2-2-10可以看出,万用表的直流电压测量线路实际上是在直流电流测量电路的基础上扩展而成的,它将直流电流挡的最低挡当成一个表头(点划线框内),再与分压电阻串联,利用串联电阻具有分压作用的原理,就可以扩大电压量程。在图 2-2-10 中,当量程转换开关拨到“5 V”挡位置时,和表头串联的分压电阻是 R1'； 当量程转换开关拨到50V挡位置时,分压电阻是R1’+R2‘。显然，50V挡比5V挡的量程大。可见,量程转换开关分别接通5V、50V、500V挡时,接入的分压电阻不同,电压量程也不同。 分压电阻的这种连接方式称为共用式分压电路,其优点是高挡电压量程共用了低挡电压量程的电阻,从而达到了节约材料的目的。但是,共用式分压电路也存在缺点,那就是一旦低量程分压电阻损坏,则高量程就不能使用。 交流电压挡也是在直流电流挡的基础上扩展而成的,由于磁电系测量机构只能测量直流电流,因此万用表在测量交流电压时,必须在表内附加一个整流装置,如图 2-2-11所示。 当被测交流电压为正半周时,经分压电阻降压后送人表头进行测量;当被测交流电压为负半周时,电流直接从二极管 VD2流入分压电阻,并不经过表头。这样,在表头中流过的便是经过半波整流后的直流电流。显然,这样虽然用了两只二极管,但是它仍然属于半波整流。这里的二极管VD1称为整流二极管,其作用是将交流电整流变成直流电后再送到测量机构进行测量。二极管VD2则称为保护二极管,其作用是当交流电负半周到来时，VD2将导通,导通后的二极管两端电压保持在0.7V(硅管),从而保护整流二极管VD1不被反向击穿。 显然,表针偏转角的大小虽与整流后的直流电流有关,但最终取决于被测交流电压有效值的大小,被测交流电压有效值越大,则表头指针偏转角越大。通常情况下,万用表交流电压的刻度都是直接以交流电有效值进行标度的。可通过转动量程转换开关,分别用不同的分压电阻来实现量程的改变。 三、做--使用万用表测量电压 使用万用表测量电压的方法 机械调零 在测量前,观察指针是否指在零刻度处,如果没有指在零刻度处,则调节机械调零旋钮,使其指到表盘左边零刻度处。 选择合适的挡位及量程 ①根据被测电压类型选择交、直流电压挡; ②根据所测电压的大小选择合适的量程,所谓合适的量程是指万用表指针指在刻度盘的2/3附近,如果无法估计被测量的大小,可先用最大电压挡试测,然后根据指针偏转情况,逐步减小电压量程。 测量 测量直流电压 将万用表两表笔并联在被测电路中,红表笔接高电位端,黑表笔接低电位端,如右图所示,万用表测量1.5V干电池,这时选择的量程是直流电压 2.5V。 测量交流电压 将两表笔并联接入被测电路两端,就能测出被测电路两端的电压,如右图所示,测量交流220V电压,此时的量程转换开关置于交流电压250V挡。 三、真题练讲 1.(2021年山东省统一考试)万用表交流电压挡的刻度线（ ） A. 是均匀分布的 B. 是不均匀分布的 C. 有的均匀有的不均匀 D. 没有刻度线 答案：B 解析：由于交流电压测量时经过了整流等电路处理，其刻度线不是均匀分布的，这样才能准确反映交流电压有效值与指针偏转的关系；不是均匀分布，也不是没有刻度线，所以选 B。 2.(2021年山东省统一考试)测量直流电压时，若不知道被测电压的大致范围，应先选择（ ）量程进行试测。 A. 最小 B. 中间 C. 最大 D. 任意 答案：C 解析：不知道被测电压大致范围时，先选最大量程试测，可避免因量程过小损坏万用表；选最小或中间量程可能因超量程损坏仪表，不能任意选择，所以选 C。 3.(2021年江西省统一考试)数字万用表测量电压时，若显示数值不断跳动，可能的原因是（ ） A. 被测电压不稳定 B. 万用表内部电路故障 C. 周围有电磁干扰 D. 以上都有可能 答案：D 解析：被测电压本身不稳定会导致显示值跳动，万用表内部电路故障可能影响测量和显示，周围电磁干扰也会干扰测量信号导致数值跳动，所以以上情况都有可能，选 D。 4.(2020年山东省统一考试)万用表电压挡的分压电阻损坏，会导致（ ） A. 无法测量电压 B. 测量值不准确 C. 指针反偏（模拟表） D. A 和 B 都有可能 答案：D 解析：分压电阻损坏，可能使万用表无法形成正确的测量电路导致无法测量电压，也可能因分压比例改变使测量值不准确；一般不会直接导致指针反偏，所以 A 和 B 都有可能，选 D。 5.(2019年湖北省统一考试)用万用表测量交流电压时，以下说法正确的是（ ） A. 可以不区分表笔极性 B. 必须区分表笔极性 C. 测量值一定是整数 D. 只能测量低频交流电压 答案：A 解析：交流电压方向不断变化，所以用万用表测量交流电压时可以不区分表笔极性；测量值不一定是整数，万用表可以测量一定频率范围内的交流电压，不只是低频，所以选 A。 四、限时练讲 1.万用表电压挡中，量程越大，其内阻（ ） A. 越小 B. 越大 C. 不变 D. 不确定 答案：B 解析：万用表电压挡量程越大，需要串联的分压电阻越大，根据串联电阻的特点，总电阻（即内阻）也就越大，所以选 B。 2.用万用表测量直流电压时，红表笔应接被测电路的（ ） A. 高电位端 B. 低电位端 C. 任意一端 D. 接地端 答案：A 解析：测量直流电压时，为保证指针正向偏转（模拟万用表）和正确显示（数字万用表），红表笔应接被测电路的高电位端，黑表笔接低电位端，所以选 A。 3.某万用表交流电压挡有 “2.5V”、“10V”、“50V”、“250V”、“500V” 量程，现要测量某电器 220V 交流电压，应选择的量程是（ ） A. 2.5V B. 10V C. 250V D. 500V 答案：C 解析：选择量程时应遵循 “大于且最接近” 被测电压值的原则，250V 量程大于 220V 且最接近，能保证测量准确且不损坏万用表；2.5V 和 10V 量程过小，500V 量程过大测量误差相对较大，所以选 C。 4.万用表测量电压的工作原理基于（ ） A. 欧姆定律 B. 基尔霍夫定律 C. 电磁感应定律 D. 焦耳定律 答案：A 解析：万用表测量电压是通过表头与分压电阻串联，根据欧姆定律 U = IR（其中 I 为表头电流，R 为总电阻）来计算被测电压值的；基尔霍夫定律用于电路分析，电磁感应定律与电磁感应现象有关，焦耳定律用于计算电热，都与万用表测电压原理无关，所以选 A。 5.数字万用表在测量电压时，屏幕显示 “1”，表示（ ） A. 测量值为 1V B. 测量值为 0.1V C. 量程选择过小，超量程 D. 万用表故障 答案：C 解析：数字万用表屏幕显示 “1” 通常表示超量程，即所选量程小于被测电压值；不是测量值为 1V 或 0.1V，也不一定是万用表故障，可能只是量程不合适，所以选 C。 6.模拟万用表在测量电压前，需要进行的操作是（ ） A. 机械调零 B. 欧姆调零 C. 不需要任何操作 D. 校准时间 答案：A 解析：模拟万用表在使用前需要进行机械调零，使指针在未测量时指向零刻度；欧姆调零是在测量电阻时进行的操作，测量电压不需要校准时间，所以选 A。 7.以下哪种情况不会影响万用表测量电压的准确性（ ） A. 周围存在强磁场 B. 表笔线破损 C. 正确选择量程并规范操作 D. 万用表长时间未校准 答案：C 解析：周围强磁场可能干扰万用表内部磁场影响指针偏转（模拟表）或影响电路信号（数字表），表笔线破损可能导致接触不良或漏电，万用表长时间未校准会使测量值产生偏差；正确选择量程并规范操作能保证测量准确，所以选 C。 8.用万用表测量某电路电压，读数比实际值偏小，可能的原因是（ ） A. 万用表内阻过大 B. 万用表内阻过小 C. 量程选择过大 D. 表笔接反（直流电压测量） 答案：B 解析：万用表内阻过小，并联在被测电路中时会分流较大电流，导致测量的电压值偏小；内阻过大对测量影响较小，量程选择过大主要影响测量精度不会使读数偏小，表笔接反（直流）可能指针反偏（模拟）或显示负值（数字），不会使读数偏小，所以选 B。 9.万用表测量交流电压的工作原理是什么？​ 答案：万用表测量交流电压时，先通过整流器将交流电压转换为直流电压，再利用与测量直流电压相同的分压原理，将转换后的直流电压按比例降低，使表头指针偏转指示出交流电压的有效值。​ 10.使用指针式万用表测量电压前，需要进行哪些准备工作？​ 答案：首先进行机械调零，即旋转调零螺丝使指针指在电压刻度盘的零位；然后根据预估的被测电压大小，选择合适的电压量程；最后检查表笔连接是否正确，红表笔插入 “VΩ” 等电压测量插孔，黑表笔插入公共端插孔。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.测量前准备​ 指针式万用表：进行机械调零，选合适量程，红表笔插 “VΩ” 孔，黑表笔插公共端孔。​ 数字万用表：将功能 / 量程开关置于合适直流（DCV）或交流（ACV）量程，红表笔插 “VΩ” 孔，黑表笔插 “COM” 孔。 2.指针不偏转：可能因表笔接触不良、量程过大、分压电阻损坏、表头或内部电路断路、电池电量不足（数字万用表）等原因，需逐一排查。​ 3.读数不准确：原因包括量程选择不当、表笔接触不紧密、未校准、电路干扰、内部元件老化损坏等，根据具体情况分析解决。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$