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為什麼萬用電錶也能測量帶電線路的通斷?

有意思的問題。

要弄懂其中的道理,我們必須先釐清萬用表測量通斷的原理。我們看下圖:

圖1:數字萬用表測量線路通斷的等效電路

注意:數字萬用表的紅表棒對應於表內電池的正極。

從圖1中我們看到,萬用表的測量電路在被測電路中產生測量電流Ic,它的大小與測點的線路電阻阻值有關。同時,被測電路的電源電壓U(圖中是交流電但也可能是直流電)產生的電流Ij會流過萬用表測量及顯示電路。

我們看萬用表等效電路部分。

電路分析的原則:考慮某電路的電流時,一律將電壓源短路電流源開路。我們把萬用表內部電池短路,並設萬用表內部的測量及顯示電路(其實它就是模數轉換器)的等效電阻是r,電池的等效內阻是re,於是有:

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

我們看到,Ij流過這些萬用表內部內阻時,當然會使它們發熱。

萬用表測量線路通斷,其實是利用測量電阻檔,它允許在一定的時間內帶電測量,但電壓不得超過交流250V,具體要求可見萬用表的說明書。

下圖是我家的萬用表說明書:

圖2:UT151A數字萬用表說明書摘錄

圖2中,我們看到萬用表電阻測量檔位的過載電壓保護說明,可容忍的過載電壓最大值是250V交流有效值,且對所有量程有效。

從題主的描述看,我們不知道他的被測電路到底是直流電路還是220V交流電路,但可以想得到,如果是交流220V電壓線路,當測量時間久了,萬用表內部元器件發熱必然嚴重,有可能會損害萬用表。

對於較低的電壓,例如直流12V,的確可以採用萬用表在線的方法來測量線路通斷。事實上,這也是我做試驗時常用的方法之一。

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最後,按慣例,給題主提幾個問題:

問題1:如果被測電路的電壓為12V,我們用萬用表測量線路通斷檔測量某個位置的通斷,我們會看到萬用表顯示出一定的電阻阻值。試問:這個電阻阻值反映的是什麼?真是斷點處的電阻嗎?

問題2:如果被測電路的頻率較高,按問題1的提問,萬用表的顯示值又是什麼?

問題3:一條很長的多芯電纜,例如預埋在牆體內部的電纜,它某條芯線存在斷點。如果我們想知道斷點大概位於何處,而手頭上只有數字萬用表,我們該如何操作?

我會視評論區情況作答。

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看到題主回復了,果然他的被測系統電壓是220V交流。相信,通過帖子他已經明白其中的道理了。

既然題主回答了問題,我就來給出解答吧。

問題1的解答:萬用表的測量值是從測量點看網路的總電阻。如果測點間有導線,那麼測量值近似為導線電阻。

問題2的解答:與問題1略有不同, 此時的顯示值是網路間阻抗的電阻部分。如果電路與問題1的電路相同,則問題2萬用表的示值會偏小。

問題3的解答:

需要兩步走:

第一步:通過把導線終端的線頭短接,從而判斷出是哪條線斷了。

第二步:用萬用表測量電容的辦法。先測量兩根完好導線間的電容,再測量斷線與完好線之間的電容。通過電容值的區別,可以大致判斷斷點在何處。