官 錚 謝 戈 周克峰 陳志堅

云南大學 云南昆明 650091

萬用表是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量交/直流電流、交/直流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測電容量、電感量及半導體的一些參數(shù)。萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表，目前以數(shù)字萬用表的使用為主。

萬用表是電工和無線電制作的必備工具，因此在電子信息類本科生的實踐教學中屬于必須熟練掌握的常用儀表之一，是大學一年級開設的基礎電路實驗課中的一項教學內(nèi)容。就學生對萬用表的使用情況，以100名電子信息專業(yè)大學二年級學生為對象做了問卷調(diào)查，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 萬用表使用情況調(diào)查統(tǒng)計表

表1主要反映出以下問題：

(1)大部分學生僅掌握萬用表的基本測量功能，且操作不規(guī)范；(2)學生在學習過程中缺乏靈活性，限制了儀器的使用領域；(3)不理解工作原理，對使用方法死記硬背。

為解決以上問題，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗和方法。

1 擴展功能教學

基礎電路的實驗教學中，大多數(shù)情況下學生僅使用萬用表完成對電阻、電壓和電流的基礎測量。通過對基本測量功能的擴展，可實現(xiàn)對電容、二極管、三極管等電子元件以及IC芯片的檢測[1]。適當加入此類擴展應用，有利于拓展學生的知識面。以使用萬用表檢測電容為例，大部分學生無法使用萬用表檢測電容是否正常工作的原因之一，是沒有真正理解電容的特性。

大部分數(shù)字示波器具備電容檔，可直接對電容進行檢測。為加強學生對檢測對象及萬用表的認識程度，課堂教學中應加入基于基礎直流電壓和電阻測量擋測量的相關(guān)內(nèi)容。

1.1 用電阻擋測量

(1)測量量程的選擇。電阻擋測量電容選擇量程按照“大小配對”的原則(見表2)，即大容量用低阻擋，小容量用高阻擋。

表2 電阻擋位選擇表

對于標稱值大于1 μF的電容，通常使用電阻擋測量；電容值為220 pF～1 μF的小容量電容器，則使用電壓擋測量效果更佳。

(2)表筆連接。檢測時，先將電容兩極接觸進行放電，隨后用萬用表兩只表筆分別接觸電容兩極，若測量對象為電解電容，則用紅表筆接電容正極，黑表筆接電容負極。

(3)觀察顯示讀數(shù)。當待測電容處于不同狀態(tài)時，萬用表顯示器讀數(shù)呈現(xiàn)出不同規(guī)律(見表3)，由此可判斷待測電容能否正常工作。

表3 電阻擋測量電容狀態(tài)判斷表

1.2 用電壓擋測量電容

(1)測量量程的選擇。使用電壓擋測量電容時選用2 V直流電壓擋。

(2)表筆連接。由于待測電容往往容量較小，為便于觀察，常外接電源，如電壓標稱為E的干電池。被測電容C的一個電極接萬用表紅表筆，另一極接電源正極，萬用表黑表筆接電池負極。

(3)觀察讀數(shù)。當待測電容處于不同狀態(tài)時，萬用表顯示器讀數(shù)呈現(xiàn)不同規(guī)律(見表4)，由此可判斷待測電容能否正常工作。

表4 電壓擋測量電容狀態(tài)判斷表

2 功能原理教學方法

對萬用表擴展功能的使用，學生往往容易遺忘。表1問卷調(diào)查結(jié)果表明，在學習過萬用表擴展功能的學生中，60%的學生經(jīng)過一年后不能進行準確操作。經(jīng)調(diào)查，主要原因是在學習過程中只注重操作步驟，而忽略了儀器本身的工作原理。因此在類似教學環(huán)節(jié)中，教師應著重對實驗操作原理進行說明，指導“怎么做”后要補充說明“為什么”。該做法也有利于學生舉一反三，靈活應用所學知識。

以萬用表測量電容為例，需回答以下問題：

(1)萬用表可以用來檢測三極管的原因。萬用表電阻擋測量電阻時，兩只表筆分別接觸待測電阻兩端，即將標準電阻R0與待測RX串聯(lián)后接在萬用表的V+和COM之間。表內(nèi)基準電壓對R0和RX供電，分壓后UR0為基準電壓，URX為輸入電壓。通過測量輸入電壓，進而計算出RX阻值并顯示。因此，當選用電阻擋測量電容時(如圖1所示)，將待測電阻替換為待測電容CX，如果電容正常工作，隨著表內(nèi)電池對電容的充電，UCX逐漸增加，萬用表顯示出的電阻值也逐漸增大直至溢出。若電容內(nèi)部短路，則被測電壓UCX=0，測量顯示電阻為0；若電容開路，則測量顯示電阻溢出。

(2)電阻擋量程的選擇依據(jù)。根據(jù)萬用表電阻擋設計，當RX=2R0時顯示溢出，因此測量量程受R0控制，R0越大測量量程越大。R0越大，對表內(nèi)基準電壓的分壓效果越大，相對CX充電較慢(如圖1所示)。因此，為獲得較好的觀察效果，測量電容選擇電阻擋量程時應滿足：當電容量較小時宜選用高阻擋，而電容量較大時應選用低阻擋，從而獲得合適的充電時間。

圖1 數(shù)字萬用表電阻擋測量電容原理示意圖

(3)使用電壓擋測量電容的原因。連接后使用電壓擋測量電容(如圖2所示)，RIN為表內(nèi)電壓擋分壓電阻。外接電池經(jīng)過RIN對電容CX充電建立電壓VCX；根據(jù)電容充電原理：

萬用表測量顯示的為VIN。隨著電池E對電容的充電，VCX逐漸增大，VIN逐漸減小。若電壓表測量讀數(shù)逐漸減小直至穩(wěn)定，則說明電容充電完成，工作正常；如待測電容CX內(nèi)部短路，則VIN=E；若內(nèi)部開路，則VIN=0。

圖2 數(shù)字萬用表電壓擋測量電容原理圖

3 結(jié)束語

通過以上環(huán)節(jié)，學生在學習數(shù)字萬用表使用過程中遇到的疑難問題就逐步解決了，掌握測量原理后，具體操作不易遺忘，還可以為后期各類電路技術(shù)的學習打好基礎，學習興趣提高，從而收到良好的教學效果。

[1] 萬用表檢測IC芯片的幾種簡易方法[J].自動化與儀器儀表,2010(5):85.

[2] 孫立群,郭立祥.萬用表使用從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[3] 胡斌,吳培生,孟貴華,李萌.萬用表使用入門與電路故障檢修方法[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.