电压表基本原理与使用指南

一、 基本原理：

电压表的核心任务是通过检测电路中两点间的电势差（电压）进行测量。其背后的主要原理如下：

1. 本质：灵敏的电流表

   • 电压表的"心脏"本质是一个微安表或毫安表（非常灵敏的电流表）。
   • 根据安培定律：当电流流过置于磁场中的线圈时，会产生磁力使其偏转（指针式）或转换为数字信号（数字式）。
   • 指针偏转角度（模拟式）或显示数值（数字式）与通过的电流大小成正比。

2. 关键：串联分压电阻

   • 直接连接高灵敏电流表到被测电路，会因为其过低的内阻产生以下后果：
     • 流过大电流，烧毁表头。
     • 严重改变原电路状态，影响测量精度。
   • 解决方案：串联高值电阻
     • 在灵敏电流表前串联一个阻值很高的电阻（称为"倍压电阻"或"分压电阻"）。
     • 分压原理：根据串联分压定律 (U = U1 + U2 + ...)，大部分电压降落在该串联电阻上。小部分电压降落在表头两端产生微小电流（小电流驱动灵敏表头偏转/显示）。
     • 高内阻的意义：电压表总内阻很高（理想为无穷大）。并联接入电路时，分流作用极弱，对被测电路本身的电压分布影响极小，从而保证测量准确。

3. 实现方式（两种主流）：

   • 模拟指针式电压表：
     • 电磁力驱动指针：电流流经表内线圈产生磁场，与固定磁铁相互作用驱动指针偏转。
     • 刻度盘换算：指针在刻度盘上指示位置，刻度按电压值标定（需事先经过校准）。
   • 数字式电压表 (DVM)：
     • 模拟-数字转换 (ADC)：核心是将输入的模拟电压信号转换为对应的数字值。
     • 数值显示：经微处理器处理后，电压值直接以数字形式显示在LCD或LED屏幕上，读数直观、精度高、抗干扰强。

二、 如何使用：

遵循以下步骤正确、安全地使用电压表：

1. 选择合适量程

   • 预估被测电压范围（如：测干电池选0-3V档；测市电选250V或更高交流档）。
   • 先高后低：若不明确电压大小，应先选最高量程档位试测，避免超量程烧表。
   • 逐步减小量程档位直至指针偏转在刻度盘后1/3区域或数字显示接近满量程（此范围内精度最高）。

2. 区分交直流 (AC/DC)

   • 依据被测电压类型，正确选择仪表的"DC"（直流，如电池、直流电源）或"AC"（交流，如市电、交流信号）档位。
   • 重要提示：误用交流档测直流电压（或无读数或读数不准），误用直流档测交流电压（读数完全错误且可能损坏仪表）。

3. 并联接入被测电路

   • 这是最关键的一步！务必将电压表的两根表笔（红笔正极、黑笔负极/公共端）并联连接到需要测量的两点之间。
   • 正确连接示例：
     • 测量电池两端电压：红表笔接电池正极，黑表笔接电池负极。
     • 测量电路中电阻两端电压：红、黑表笔分别跨接在电阻两端。
     • 测量某点对地电压：红表笔接该点，黑表笔接电路公共参考地（GND）。
   • 严禁错误操作：切不可将电压表像电流表那样串联接入电路（高内阻会导致电路近乎开路）。

4. 安全操作规范

   • 绝缘保护：测量较高电压时，确保表笔绝缘层完好，操作者应佩戴绝缘手套，避免裸露皮肤接触导体。
   • 防止短路：操作中留意表笔尖端位置，防止红黑表笔意外相碰造成短路。
   • 高压谨慎测量：测量36V以上电压需格外警惕，非专业人士不建议测量市电（220V/380V）。
   • 数字表安全优势：现代数字万用表通常具有过载保护功能，但仍需谨慎操作。

5. 准确读取数值

   • 模拟指针表：目光垂直观察表盘刻度，避免视差，根据所选量程及对应刻度读数。
   • 数字表：直接读取屏幕上显示的数值及单位。注意测量结果的单位和小数点位置（如：显示"12.34"在20V量程代表12.34V；在200mV量程代表12.34mV）。

总结图表示例:

掌握这些原理和步骤，你就能安全精确地测量各类电路的电压参数了！建议初学时多用低压电路练习熟悉操作流程。