一、實驗目的
(1)瞭解萬用電表的結構和工作原理。
(2)學會正確使用萬用電表的方法。
(3)學習使用萬用電表檢查電路故障的方法。
二、實驗儀器
本實驗的實驗儀器主要有萬用電表、直流電源、滑線電阻器、旋鈕式電阻箱、開關等。
三、實驗原理
各種各樣的萬用電表的結構和工作原理基本相同。下面以實驗室常用的MF30型袖珍式萬用電表為例，定性分析其各部分的線路結構和工作原理。
1.測量直流電流的線路
萬用電表的表頭是一隻靈敏度很高的微安表，用並聯分流電阻的辦法擴大它的電流量程，在總分流電阻中引出若干個抽頭，就可獲得多個電流量程，各個分流電阻的阻值可以計算。
2.測量直流電壓的線路
表頭本身只能量度很低的電壓，串聯降壓電阻可擴大其量程。但是在萬用電表中，直流電流的分流電阻是固接在表頭上的，測量電壓時它們同樣起分流作用，因此，在這裡說的電壓擋表頭指的是並聯分流電阻後的等效表頭，R₁，R2，R₃和R₄為各個電壓量程的降壓電阻，它們的阻值可以計算，不過，該表頭中的Rɢ在這裡應理解為等效表頭的內阻。
在使用萬用電表的電壓檔測量電路中某兩端的電壓時，由於萬用電表本身存在內阻Rᵥ，就必然會改變原電路的電流及兩端的電壓值。因而電錶所指示的電壓，並不是未併入電錶前的實際值。這種因電錶接入而帶來的誤差稱為接入誤差。顯然，Rᵥ愈小，接入誤差愈大；反之，如果Rᵥ遠遠大於被測電阻R，則接入誤差可忽略不計。
為了估計接入誤差的大小，必須知道被測量部分的阻值大小和所用電錶內阻Rᵥ的大小。值得注意的是，同一電壓表，不同的電壓量程，其內阻是不一樣的。在一般萬用電表的面板上都標明瞭電壓擋的每伏歐姆數，如MF30型萬用電表，當量程為1V、5V和25V時，每伏歐姆數為2×10⁴Ω\/V。這個數字告訴我們：當使用5V擋時，不論指標是否偏轉滿刻度，其內阻均為2×10⁴Ω\/V×5V=1×10⁵Ω；當使用25V擋時，其內阻Rv=5×10⁵Ω，其他依此類推。
3.測量交流電壓的線路
萬用電表中所用的磁電式表頭，只能用來測直流電，不能用來測交流電。為了使萬用電表也能測量交流電壓，必須附加整流裝置，常用的整流裝置有半波整流和全波整流兩種，MF30型萬用電表使用的是半波整流。在接點A為正，接點B為負的半週期內，A點右側的D₁導通、A點和B點之間的D₂截止，電流的路徑為A→D₁→G→B;當接點A為負，接點B為正時，D₁截止、D₂導通，電流的路徑為B→D₂→A(不經過表頭G)。可以證明，半波整流時，電錶指示值是交流電壓有效值的倍。
萬用電表交流電壓擋的各個降壓電阻的計算方法與直流電壓擋相同，只是在計算等效表頭的內阻時，必須將二極體的正向電阻包括在內。
該萬用電表電壓檔的每伏歐姆數為5000Ω\/V。
4.測量電阻的線路
採用MF30型萬用電表測量電阻的電路，有一個電阻擋特有的調零電位器。當倍率為“×1k”“×100”“×10”“×1”時，所用電源為；當倍率為“×10k”時，由於被測電阻的阻值很高，為了提高表頭的靈敏度，減小測量誤差，所以改用15V的層疊電池。
5.萬用電表的使用方法
在MF30型萬用電表的刻度上有4條弧形刻度尺，最上面的一條是歐姆線，測量電阻時從這條刻度尺上讀數；第二條是直流電流、直流電壓和10V以上交流電壓共用的刻度尺；第三條是10V交流專用線，測量10V以下的交流電壓時從這條刻度尺上讀數；第四條是音訊電平刻度線。
萬用電表的測試棒分紅、黑兩根，使用時應分別插在正(+)、負（一）兩個插口上。
(1)直流電壓的測量
先把範圍選擇開關旋至直流“V”的合適檔次上，紅表筆搭高電位點，黑表筆搭低電位點，如果估計不出被測電壓的大致數值和待測兩端電位的高低時，可把範圍選擇開關旋至“500V”擋，將兩根表筆在被測電壓的兩端瞬時接觸一下，觀察指標偏轉的方向是否正確，然後根據指示值的大小，改用合適的量程進行測量。
(2)交流電壓的測量
根據待測電壓的估計數值把範圍選擇開關調至交流“V”的合適擋位上，如果待測電壓大於10V，則用第二條共用刻度讀數；如果小於10V，則用第三條10V交流專用刻度線讀數。
(3)直流電流的測量
先把範圍選擇開關旋至“mA”或“μA”範圍內的合適擋位上，再把萬用電表串聯在待測電路中，應使電流從正表筆流入，從負表筆流出。切勿將範圍選擇開關已經調在電流擋的萬用電表與被測電路並聯，否則會損壞電錶。
(4)電阻的測量
首先估計待測電阻值的大小，將範圍選擇開關旋至“”範圍內的合適檔次上。將兩表筆短接，指標立即順時針偏轉，調節電阻擋特有的調零旋鈕，使指標指在電阻刻度尺的零位上。再把表筆搭在待測電阻的兩端，將指標所指的讀數乘以該擋的倍率，就可以得到所測電阻的阻值。
為減少誤差，倍率應選擇合適，以便儘可能在中值電阻Rᴢ附近讀數，一般認為電阻擋的有效量程從Rᴢ\/5致使Rᴢ的範圍內。值得注意的是每次改變倍率擋，都應重新“調零”。
測量電阻的電阻值時，兩手不要和表筆同時搭在被測電阻的兩端，以免因人體作為電阻的併入而致使測量結果的準確度降低。
利用“×1”擋測量電阻時，應儘量縮短測量時間，以減小電錶內電池的電能消耗。測量電路中的電阻時，應先切斷電路電源，同時電阻的一端必須從電路中斷開。電阻檔調零時，如調不到零點，說明電池內阻太大，需要換新電池。
注意：萬用表使用完畢，應將選擇開關旋至高壓擋位上。
四、實驗內容和步驟
1.測量直流電壓
連線電路，電路閉合後，用萬用電表的直流電壓擋分別測量電源E、電阻R₁和R₂兩端的電壓，假定R₁和R₂分別為100Ω和1000Ω左右。
2.測量直流電流
用萬用電表的直流電流擋分別測量電路中的電流I₁、I₂和I。用不同量程再重新測一次。觀察用不同量程測定同一電流時，它們的數值是否相同。
3.測量電阻
(1)用萬用電表的歐姆擋分別測量滑線電阻器R和電阻箱R₁、R₂的阻值，再測量A、B兩點間和A、C兩點間的阻值，應特別注意有效數字的位數。最後變換倍率再將上述阻值測量一遍。
(2)用旋鈕式電阻箱分別檢驗萬用電表各倍率擋的中值電阻。
(3)用萬用電表R×100Ω電阻檔判斷二極體的正、負極。
4.測量交流電壓
用萬用電表的交流電壓檔測量低壓交流電源的輸出電壓；再測市電的線電壓和相電壓。
注意：高壓危險！人體切勿與導電部位接觸。
5.用萬用電表檢查電路故障
在做電學實驗時，可能會遇到電路連線正確但電路不通的反常情況，這說明電路存在故障。這可能是某個元件內部已損壞，或者某根導線內部已經斷開，或者某個接線柱接觸不良。對於這類屬於斷路的簡單故障，用萬用電表檢查起來非常方便，檢查方法可用下述兩種：
(1)電阻法。用萬用電表的歐姆擋(如“×1k”)， 在切斷電路電源的條件下，依次檢查電路各段的通、斷情況，不通之處就是電路斷開之所在。但應注意，不能隨便用萬用電表的歐姆擋檢查量程較小的電流表(如微安表、靈敏電流計等)的通斷情況，也不能用它來檢查不允許透過較大電流的其他元器件(如標準電池)；當電路有並聯支路時，被檢查支路應先從電路中斷開。
(2)電壓法：在電源接通的情況下，用萬用電表的電壓擋依次檢查電路各點的電位的高低，電位反常的點，就是電路故障之所在。
五、思考題
(1)為什麼萬用電表的歐姆擋的有效量程只是中值電阻附近的一段?
(2)在不切斷電源的情況下能否用歐姆表測量電路中的電阻?為什麼?
(3)為什麼在萬用電表上要註明每伏歐姆數?
(4)能否用歐姆表測量電源的內阻?為什麼?