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为什么万用电表也能测量带电线路的通断?

有意思的问题。

要弄懂其中的道理,我们必须先厘清万用表测量通断的原理。我们看下图:

图1:数字万用表测量线路通断的等效电路

注意:数字万用表的红表棒对应于表内电池的正极。

从图1中我们看到,万用表的测量电路在被测电路中产生测量电流Ic,它的大小与测点的线路电阻阻值有关。同时,被测电路的电源电压U(图中是交流电但也可能是直流电)产生的电流Ij会流过万用表测量及显示电路。

我们看万用表等效电路部分。

电路分析的原则:考虑某电路的电流时,一律将电压源短路电流源开路。我们把万用表内部电池短路,并设万用表内部的测量及显示电路(其实它就是模数转换器)的等效电阻是r,电池的等效内阻是re,于是有:

I_j=frac{U}{R2+R1//r+r_e}

我们看到,Ij流过这些万用表内部内阻时,当然会使它们发热。

万用表测量线路通断,其实是利用测量电阻档,它允许在一定的时间内带电测量,但电压不得超过交流250V,具体要求可见万用表的说明书。

下图是我家的万用表说明书:

图2:UT151A数字万用表说明书摘录

图2中,我们看到万用表电阻测量档位的过载电压保护说明,可容忍的过载电压最大值是250V交流有效值,且对所有量程有效。

从题主的描述看,我们不知道他的被测电路到底是直流电路还是220V交流电路,但可以想得到,如果是交流220V电压线路,当测量时间久了,万用表内部元器件发热必然严重,有可能会损害万用表。

对于较低的电压,例如直流12V,的确可以采用万用表在线的方法来测量线路通断。事实上,这也是我做试验时常用的方法之一。

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最后,按惯例,给题主提几个问题:

问题1:如果被测电路的电压为12V,我们用万用表测量线路通断档测量某个位置的通断,我们会看到万用表显示出一定的电阻阻值。试问:这个电阻阻值反映的是什么?真是断点处的电阻吗?

问题2:如果被测电路的频率较高,按问题1的提问,万用表的显示值又是什么?

问题3:一条很长的多芯电缆,例如预埋在墙体内部的电缆,它某条芯线存在断点。如果我们想知道断点大概位于何处,而手头上只有数字万用表,我们该如何操作?

我会视评论区情况作答。

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看到题主回复了,果然他的被测系统电压是220V交流。相信,通过帖子他已经明白其中的道理了。

既然题主回答了问题,我就来给出解答吧。

问题1的解答:万用表的测量值是从测量点看网络的总电阻。如果测点间有导线,那么测量值近似为导线电阻。

问题2的解答:与问题1略有不同, 此时的显示值是网络间阻抗的电阻部分。如果电路与问题1的电路相同,则问题2万用表的示值会偏小。

问题3的解答:

需要两步走:

第一步:通过把导线终端的线头短接,从而判断出是哪条线断了。

第二步:用万用表测量电容的办法。先测量两根完好导线间的电容,再测量断线与完好线之间的电容。通过电容值的区别,可以大致判断断点在何处。