田 睿

（鄭州大學，河南 鄭州 450001）

數(shù)字萬用表的設計性實驗研究

田 睿

（鄭州大學，河南 鄭州 450001）

大學物理實驗室為學生提供基本的電學元件與相應的組裝器材，學生在掌握數(shù)字萬用表的理論基礎知識之后，自己設計實驗方案和實驗電路圖，制作多量程數(shù)字萬用表，自己設計實驗激發(fā)了學生學習的主動性，拓展了學生的思維能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

設計性實驗；數(shù)字萬用表

自己設計性實驗是學生根據(jù)實驗原理，利用相應的實驗器材，自己設計實驗方案及方法，在教師的指導下完成實驗，并得出相應的實驗結(jié)論的全過程。下面以數(shù)字萬用表的設計性實驗為例，介紹自主設計性實驗。

1.自組數(shù)字型萬用表實驗的目的

自組數(shù)字萬用表實驗分為兩部分，一部分是自組萬用表的過程，另一部分是學會數(shù)字萬用表的校準方法和使用方法，要自組數(shù)字萬用表，首先要清楚數(shù)字萬用表的基本組成如圖（1）：

圖（1）

除了以上基本組成部分外，還有蜂鳴器電路、二極管檢測電路、三極管 hFE測量電路，低壓指導、電容測量、溫度測量、自動延時關(guān)機、電感、頻率測量等。

為了突出理論和實踐相結(jié)合的理念，本實驗共開設四個課時，前二個課時開設理論課，后二個課時開設實驗課，把理論知識有機地結(jié)合在實驗之中，學以致用。

2.自主設計電表改裝的方法及步驟

2.1.1 多量程的直流電流表

由于表頭允許通過的電流很小，要改裝成多量程的電流表必須并聯(lián)一個分流小電阻R，根據(jù)歐姆定律算出分流電阻的阻值R，（U0為數(shù)字表頭的電壓量程，I0為電流擋量程）測量電流原理如圖（2）所示：

圖（2）

若數(shù)字表頭的電壓量程為 U0，欲使電流擋量程為 I0，則該擋的取樣電阻（也稱分流電阻）為R=U0/I0

如U0=200mv，則I0=200mA擋的分流電阻為R=1Ω

多量程分流器原理如圖（3）所示：

圖（3）

2.1.2 多量程的直流電壓表

在數(shù)字電壓表頭前面加一級分壓電路（分壓器），可以擴展直流電壓測量的量程，如圖（4）所示U0為數(shù)字電壓表頭的量程（如200mv）r為其內(nèi)阻（如10M），r1，r2為分壓電阻，U10為擴展后量程。

自組多量程分壓器的五擋量程為 2000v、200v、20v、2v、和200mv，對應的分壓比分別是0.0001、0.001、0.01、0.1和1，實際多量程數(shù)字表直流電壓檔電路如圖（5）：

圖（4）

圖（5）

在實際設計時，是先知道五擋量程的分壓比n，再通過公式計算出R1-R5的阻值

R總=10MΩ

R5=nR總=0.0001R總=1kΩ

R4+R5=nR總=0.001R總=10kΩ

R4=10k-1k=9k?

以此類推，R1=9MΩ，R2=900kΩ，R3=90kΩ

產(chǎn)生誤差的原因：

1.電流表讀數(shù)不準：流過電流計的電流偏小，說明并聯(lián)的電阻上流經(jīng)電流過多，應增大并聯(lián)電阻的阻值，反之，電流表讀數(shù)偏大，則是并聯(lián)電阻阻值過大，應減小阻值。

2.電壓表讀數(shù)不準：電壓表讀數(shù)偏小，流經(jīng)電流計的電流過小，電壓表的內(nèi)電阻偏大，說明串聯(lián)電阻的阻值偏大，應減小串聯(lián)電阻的阻值，反之，讀數(shù)偏大則說明串聯(lián)電阻的阻值過小，應增大串聯(lián)電阻的阻值。

3.結(jié)束語

與傳統(tǒng)實驗教學相比，設計性物理實驗更注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，但如何更好的開展設計性實驗需要不斷的探索與創(chuàng)新。

[1] 陳寶祥，孫炳全.電表改裝實驗技術(shù)創(chuàng)新性改革與實踐[J]. 大連民族學院學報，2007，（1）.

[2] 張春花.鍛煉思維的電表改裝問題[J].物理通報，2008，（8）.

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1008-7427（2012）04-0144-01

2012-02-11