汽车电工电子技术最新电子教材全套.docx
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汽车电工电子技术最新电子教材全套
汽车电工电子技术
内容简介
《汽车电工电子技术》是汽车电器维修专业学生的一门必修的专业技术基础课，主要包括直流电路、电工测量、三相交流电路、磁场与磁路、直流电机的工作原理及结构、整流电路、数字电路、汽车电路识图，共9个任务。
本书可供中等职业院校汽车运用技术专业教学使用，也可作为相关行业岗位培训或自学用书，同时可供汽车维修人员学习参考。
序言
当今的汽车技术性能正在朝着更加安全、环保和节能的方向发展，电工电子技术在汽车上的应用越来越广泛，电工电子装备在车辆中所占的比重也越来越大，这就要求现代汽车的使用、维护与检测人员应当向着机电复合型人才的方向发展。
因此，汽车电工电子技术是中职院校汽车电器维修专业的一门重要的必修技术基础课程。
通过本课程的学习，可使学生掌握基本的汽车电工电子技术理论和技能。
本教材从先进的职业教育理念出发，坚持“以就业为导向，以全面素质为基础，以能力为本位”的宗旨，从专业课的角度出发，对本教材框架进行构建。
全书共分八个学习任务，主要内容包括：
直流电路、电工测量、三项交流电、磁场与磁路、直流电机的工作原理及结构、整流电路、数字电路、汽车电路识图。
本教材以电工、电子基础知识与汽车专业知识相结合作为出发点，力求有较宽的覆盖面来容纳较大的信息量，力求理论深度适中，强化实用技能。
本教材图文并茂，深入浅出，语言通俗易懂，便于学生自学；以“必需、够用”为度，注以专业课所需要的内容为依据重基础，强调实用，合理选择教材内容，旨在培养汽车运用与维修专业学生分析实际问题的基本方法与能力，同时培养学生理论与实际相结合的能力，为后续专业化方向课程学习作前期准备。
任务一直流电路
一、常用材料
1.电阻概述
（1）电阻
电阻器简称为电阻，是一种最基本、最常用的电子元件。
由于制造材料和结构不同，电阻有许多种，常见的有：
碳膜电阻器、金属膜电阻、有机实芯电阻、线绕电阻、固定抽头电阻。
可变电阻、滑线式变阻、片状电阻等等。
在业余电子制作中一般常用碳膜或金属膜电阻。
（2）电阻的图文符号
图1-1电阻种类
电阻器的文字符号为“R”，图形符号如图1-2所示。
图1-2电阻的图文符号
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（3）电阻的主要参数
电阻的主要参数有阻值和额定功率两项。
电阻值简称阻值，基本单位是欧姆，简称欧（Ω）。
常用单位还有千欧（KΩ）和兆欧（MΩ）。
它们之间的换算关系是：
1MΩ＝1000KΩ，1KΩ＝
1000Ω。
电阻上阻值的标示方法有多种：
常用直标法，如5.1Ω的电阻上印有“5.1”或“5R1”字样；6.8KΩ的电阻上印有“6.8K”或6K8”字样。
2.电位器
图1-3电阻的主要参数
电位器是一种最常用的可调电子元件。
电位器的文字符号为“RP”，图1-4（a）为电位器一般符号，图1-4（b）为带开关电位器的符号。
图1-4电位器
各类电器（如图1-5所示）都离不开保险元件。
它们接在电路中，当电路出现过压、过流和过热等不正常情况时，保险元件就会发挥作用，从而保护整体或局部电路的安全。
图1-5电位器种类
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3.保险元件的分类
Ø过流保护元件：
熔断丝。
Ø过压保护元件：
压敏电阻。
Ø过热保护元件：
温度保险丝。
4.熔断器
熔断器是电路中最简单、最常用的保险元件。
它的核心部分是熔体（俗称保险丝），它串联在被保护电器或电路的前面，当电路或设备过载或短路时，大电流就会将保险元件熔断，切断电源，从而起到保护电器的作用。
需特别强调的是，作为电器设备的使用者和维修者，不管在任何条件下都不能随意加大保险丝的容量，甚至用铜丝来取代保险丝，以防止大的事故发生。
随着科学技术发展的需要，熔断器的种类越来越多，结构形式也越来越多样化。
下面做一简单的介绍。
①保险管
这种保险丝价格低廉，使用方便，额定电流主要有0.5A、0.75A、l.0A、1.50A、2.0A、2.5A、3.0A、4.0A、5.0A、6.0A、8.0A和10A等规格，尺寸规格主要有18mm、20mm、30mm，熔断管座用胶水或塑料制成，有插入式和螺旋式两种结构。
如图1-6所示。
②集成电路过流保护管
图1-6熔断器
集成电路过流保护管其文字符号通常用ICP来表示，ICP的外形如同普通塑料封装的小功率三极管如图所示，但只有2个引脚，使用时一般直接焊接在电路板上。
它的主要特点就是熔断时间短，适用于要求快速切断电路的场合。
需要特别说明的是，一般普通熔断器都属于低速熔断器，从电路过流到熔断丝熔断所需的时间太长（毫秒级），在此期间负载中的半导体元件早已损坏（微秒级）。
因此，为保护电路，就应采
用快速保护元件。
若ICP损坏了，一般不能用普通熔断器代替。
③延迟型保险丝
图1-7集成电路过流保护管
彩色电视机保险丝管是一种有延迟作用的专用保险管，它的工作原理如下：
彩色电视机消磁电路如图1-8所示，在交流电源上串联一个消磁电阻TH901（热敏电阻）和消磁线圈
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LD，当热敏电阻未接通电源时，一般为20Ω左右的低电阻值。
当开关接通后，由于电流通过，自身发热，阻值急剧升高，电路电流急剧下降。
利用这种性质，使在电源开关接通时有较大的消磁电流流过消磁线圈，以产生足够大的磁通，在数秒钟内，电流逐渐减小，完成给彩管消磁的任务。
另外，当开关接通瞬间，有电流通过C，因此在电视机开机瞬间产生了大于正常工作电流几倍的浪涌电流，若电路保险丝的取值以正常工作电流值来考虑，那么在开机时就可能被浪涌电流冲断。
保险丝若以浪涌电流为参照，那么就不能起到正常的保护作用，故而延迟型保险丝应运而生。
延迟型保险丝的特点是能承受短时间大电流（浪涌电流）的冲击，而在电流过载超过一定时限后又能可靠地熔断。
延迟型保险丝的规格主要有1.6A、2A、2.5A、3.15A、4A。
延迟型保险丝常在电流规格之前加字母T，如T2A、T3.15A等，这可以区别于普通熔丝，更换彩色电视机保险丝时要务必注意。
④修复型保险丝
图1-8彩色电视机消磁电路
可修复型保险丝电阻的内部结构如图所示。
当电流达到限额时，低熔焊点熔化，弹簧迅速弹升后切断电路，从而起到保险丝的作用。
修复时只要再用低熔焊丝焊上即可。
如果把电阻体并联在一根短路线上，则成为可修复型保险丝。
图1-9修复型保险丝
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⑤可恢复保险丝
可恢复保险丝（聚合开关）是一种高分子PTC（正温度系数热敏电阻）的过流保护元件。
根据使用场合电压、电流的不同，可分为很多规格。
其外形如图1-10所示。
可恢复保险丝的特点是：
在常温下阻抗极小，相当于保险丝接通；当过流出现时，聚合开关的温度升高，使材料内部的分子晶体排列结构扩张并转换成非晶体状，导致聚合开关阻抗急剧上升。
由于聚合开关和负载串联，通过的电流被限制在一定程度上，从而起到了保护设备的作用。
当故障排除后它又自动返回低阻状态，成为可恢复保险丝。
把聚合开关、扬声器和电机线圈相串联，可以达到保护贵重负载的目的。
如果扩音机和扬声器连接不匹配，就极易损坏昂贵的扬声器。
例如音响及电机等电路中就常常会用到可恢复保险丝。
将聚合开关与扬声器串联，当驱动电压因故升高时，聚合开关阻抗将随之增大，使输出功率下降，从而保护了扬声器，如图1-10所示。
⑥色环熔断器
图1-10可恢复保险丝
色环熔断器的外形如图1-11所示。
识别色环熔断器的方法基本上与识别色环电阻的方法相同：
第一、二道色环为有效数字，第三道色环为倍率，这3环表示的数值为熔断器额定电流的大小，其单位为mA。
第四道色环（宽度大约是其他色环的2倍）则表示熔断器的时间电流特性。
图1-11色环熔断器
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5.过压保护元件压敏电阻
压敏电阻器是以氧化锌（ZnO）为主要材料而制成的金属——氧化物——半导体陶瓷元件，其外形、电路符号和伏安曲线如图1-12所示，其中M代表敏感，Y代表电压。
当电阻器两端电压低于标称电压时，其阻值为无穷大，但当电阻器两端电压增加到某一临界值（理想值为标称值）时，其阻位急剧减小，故称之为压敏电阻器。
图1-12过压保护元件压敏电阻
（1）压敏电阻器的特点
①响应速度快（几十纳秒至几秒）。
选择好参数，能在被保险元件损坏之前启动，工作可靠。
②安全。
耐冲击电流很强，过压冲击后能迅速恢复初始状态，使用寿命长。
③规格多。
从几伏到几千伏多种规格供选择，能广泛用于各种级别的过压保护和防雷保护。
④价格低廉。
由上述特点可知压敏电阻器是一种很好的固态保险元件，常用于过压保护电路、消火花电路、能量吸收回路和防雷电路。
（2）压敏电阻器的选择
①在电路正常工作时，压敏电阻器应呈断路状态。
②压敏电阻启动后，两端的电压（称为残压）应低于电路电压的最高值。
（3）压敏电阻器的应用
①应用一：
如图1-13所示。
R防护电源输入端的高压（雷电）侵入。
②应用二：
如图1-14所示。
R2、R1防止外线高压侵入。
R1同时有吸收N1电磁能量的作用（当变压器次级负载突变时）。
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图1-13压敏电阻器的应用
（1）图1-14压敏电阻器的应用
（2）
6.温度保险丝
温度保险丝由铅、锡和秘等受热易熔化的合金制成。
将它串联在电热器件电路中，当电热器件温度过高时，电源由于温度保险丝受热熔化而被切断。
如图1-15所示为较常见的温度保险丝。
保险丝上放有重物，使得保险丝在受热熔化时易断。
色点表示温度保险丝的熔化温度，一般在80～230℃，例如黑色代表100℃，本色代表110℃，红色代表120℃，绿色代表130℃，黄色代表150℃。
图1-15温度保险丝
温度保险丝通常安装在易发热的电子整机的变压器、功率管上。
例如电吹风、电饭锅和电钻等。
图为温度保险丝（温度熔断器）应用示例，如图1-16所示。
图1-16温度保险丝的应用
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二、电路和电路图
1.电路的组成
任何一个完整的电路都是由电源、用电设备、导线、控制装置等组成，如图1-17所示为一简易的照明电路图。
2.电路中各部分元件的作用及表示方法
图1-17简明照明电路
（1）电源：
是供应电能的装置，它把其他形式的能量转换为电能。
如发电机、蓄电池，它们把机械能和化学能转换成电能。
（2）用电设备：
也可称之为负载，它将电能转换成其他形式能量的装置。
负载按性质可分为电阻元件、电感元件和电容元件三种。
如汽车灯泡、起动机电机等。
（3）导线：
将电气设备和元器件按一定方式连接起来，提供电流的通断。
（4）控制装置：
用于控制电路中电流的通断。
如汽车电路中的各种电器开关、继电器、熔断器等。
3.电路图
实际电路的连接方式是用电路图来表示的，电路图中的设备或元件，采用国家统一规定的电工常用元件及符号，如图1-18、1-19所示。
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图1-18电工常用元件及符号
（1）
图1-19电工常见元件及符号
（2）
在画图时一定要画准确，如电池中的正、负极应该用长短不同的线加以区别；表示电池组的虚线不能少；交叉相连接的导线中“点”号不能少等。
以基本照明电路为例，其实际元件及基本电路图如图1-20所示：
（a）实际元件图（b）基本电路图图1-20基本照明电路
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4.电路的工作状态
（1）电路所处的状态可分为三种：
通路、断路和短路。
①通路：
电路里有电流通过，电路处在处处连通的状态，称为通路。
如图1-21所示。
图1-21通路电路图
②断路：
电路中某处断开了，电路不再闭合，电路中就没有电流了。
图1-22中的三种情况都是断路。
图1-22断路
③短路：
电路处在不正常（电流不经过用电器）的通路工作状态叫短路。
例如，用一根导线把小灯泡的两端连起来，如图1-23所示。
由于导
线的电阻值比小灯泡小很多很多，而电流是专拣阻力小的地方走，所以绝大多数电流都通过导线，完成回路，而流过小灯泡的电流极少。
这种不正常的工作状态叫短路现象，此时小灯泡不发光，而导线中因流过大量的电流会产生很大的热量，电源也会损坏。
图1-23短路
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（2）从电路的连接形式上可分为串联电路和并联电路。
①串联电路：
把电路元件逐个顺次连接起来的方法叫串联，用串联的方法连接成的电路为串联电路，图1-24中，EL1和EL2就是串联起来接在电路中的，所以图1-24就叫串联电路。
②并联电路：
把电路元件并列接在电路两点间的方法叫并联，用并联方法连接成的电路叫并联电路。
图1-25中，EL1和EL2就是并联在电源两端的，所以图1-25电路叫并联电路。
在串联电路中如果想断开开关熄灭一盏灯，另一盏灯也会同时被熄灭。
在非联电路中，EL1和EL2都可以分别用开关控制。
在两盏灯都亮时，如断开开关SA1，灯EL1熄灭，灯EL2仍可以照常点亮，反之也是一样。
图1-24串联电路图1-25并联电路
2.电流
像水管中的水沿着一定方向移动，水管中就有了水流一样，在导体中电荷沿着一定方向移动，导体中就有了电流。
所以我们把电荷的定向移动叫电流。
导体中有电流流动时，可能是正电荷在移动，也可能是负电荷在移动。
19世纪初，科学家在规定电流方向的时候，还不了解各种导体
中是什么电荷在移动，当时就把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
这个规定一直延续到今天。
按照这个规定，我们可以从图1-26中看出，当开关闭合时，电流是从电源的正极流出，经过用电器（小灯泡），流到电源负极。
图1-26电流
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电流的大小用电流强度（简称电流）来度量，每秒种通过导体横截面的电量越多，电流强度就越大。
电流强度用符号“I”表示。
电流强度的单位是安培，简称安，用符号“A”表示。
安培是一个较大的单位，比安培小的单位有毫安（mA）。
微安（uA）。
它们之间的换算关系：
1A＝1000mAlmA＝1000uA
测量电路中电流的大小可用电流表。
电流表在电路中的符号是“－○A－”。
按所测电流的大小又分为毫安表和微安表（在电子技术中通常用一块万用表通过转换开关起到以上三种电表的作用）。
在使用电流表时，一定要把电流表串联在被测电路中，如要测量流过小灯泡的电流，图
1-27的连接是正确的，图1-28的连接是错误的，有可能造成电流表损坏。
图1-27电流串联连接方式—正确图1-28电流串联连接方式—错误
在使用直流电流表时，一定要注意“＋”、“－”接线柱不能接反，如图1-27所示，电流表“＋”接线柱一定要靠近电源正极，“－”接线柱要靠近电源负极。
总之，使被测量的电流从电流表“正极”接线柱流入，“负极”接线柱流出。
在使用电流表时还要注意以下两点：
一是被测电流不得超过电流表的量程，若不知被测电流大小，应先选用电流表最大量程，进行试触（即把开关快速接通后就断开），如果表针偏转较小，再换用较小的量程；二是绝对不允许把电流表直接接在电源的两极上，否则有可能烧坏电流表。
电流表的读数方法：
根据所选电流表的量
程（档位）确定表盘刻度线的最小分度代表的数值。
如图1-29所示，电流表有0～0.6A和0～3A两个量程，如选用0～0.6A这个量程（用“－”和“0.6A”两个接线柱）此时可看刻度线下边的一行数字，即满度为0.6A的一行，整个刻度线分了30个小格，则每个小格表示0.02A。
若此时表针停在图1-29所示位置，则表针所示读数
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图1-29电流表
为0.26A。
常见电流有三种：
直流、交流和脉动直流。
电流强度和方向不随时间变化的电流叫直流。
电流强度和方向随时间呈周期性变化的电流叫交流。
电流方向不随时间变化而电流强度随时间变化的电流叫脉动直流。
这三种电流的波形图分别如图1-30（a）、（b）、（c）所示。
3.电压
图1-30电流的波形图
在谈电压的产生以前，我们先拿水压的产生做个比喻，如图1-31所示。
左边水泵从水池中把水抽到A处，这时A点的水位就高于了水面B点的水位，由于有了水位差就有了水压，当打开阀门Y时，水就从A点流到B点形成了水流。
在水流带动下，右边水轮机就可以转动了。
图1-31水压图图1-32电压图
电位与水位的意思相近。
在图1-32的电路中，由于电池的作用，电源的正极（A点）
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电位（势）高，负极（B点）电位（势）低，这样在闭合电路里就产生了电流，电流流过小灯泡时，小灯泡就发光。
我们把A、B两点的电位（势）差就（两点之间的电位差）叫电压。
电压用符号“U”表示。
电压的单位是伏特，简称伏，用符号“V”表示。
此外还有千伏（KV）、毫伏（mV）、微伏（uV）。
它们之间的换算关系：
1KV＝1000V1V＝1000mVlmV＝1000uV
一节干电池的电压是1.5V，1号、2号、4号、5号、7号干电池的电压都是1.5V，只不过在相同时放电电流时，1号电池比其它电池使用的时间长。
如两节1.5V电池串联（图1-33），串联后电池组正、负极间的电压等于每节干电池电压之和即3V。
图1-33电池串联
如两节1.5V电池并联（图1-34），并联后的电压仍旧是1.5V。
一节铅蓄电池的电压是2V，一块电子表上用的氧化银钮扣电池为1.5V。
图1-34电池并联
平时我们家庭照明或家用电器用的电源是由发电厂发出经变电站供给的，它是一种城市共用的电源，所以叫市电，市电是一种交流电。
我们平时所说的市电电压是220V，指的是
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交流电的有效值。
所谓交流电的有效值，是指在两个相同的电器上，分别通以交流电和直流电，如果在同一时间内它们产生的热量相等，就认为直流电的电压（或电流）值就是交流电的电压（或电流）的有效值。
有效值（U有效）和最大值（Um）之间的关系是：
U有效＝Um／1.414≈0.707UmUm＝U有效×1.414≈1.4U有效
市电的频率是50赫兹（Hz），1Hz就是1秒钟刚好产生1个完整交流电波形。
图1-35
中，在1秒钟内有两个交变电流的波形产生，我们说这个交变电流的频率就是2Hz。
图1-35交流点波形
测量电路两端的电压用电压表。
电压表在电路中的符号用“－V○－”表示。
每种电压表也有一定的测量范围。
在测量电压时要把电压表并联在被测电路两端。
如要测量图1-36中
小灯泡EL1两端的电压，就要把电压表并联在小灯泡EL1两端，而且要注意电压表的正、负接线柱不要接错。
在使用电压表时还要注意被测电压的数值不得超过电压表的最大量程。
图1-36电压表
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4.电阻
当电流流过导线、用电器等导电体时，由于电子在导体中移动时会遇到的阻力，我们把电流在流动时遇到的阻力叫电阻，用符号“R”表示。
电阻的单位是欧姆（简称欧），用希腊字母“Ω”表示。
此外还有千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）。
它们之间的换算关系：
1MΩ＝1000KΩ1KΩ＝1000Ω
在一般电路中，我们总选用电阻较小的铜、铝等做导线，我们把它们叫做导体。
如果某些物质对电流的阻力特别大，我们就把它们叫做绝缘体，如橡胶、塑料、纱线、玻璃、陶瓷、云母、涤纶等。
导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如锗、硅、硒等。
导体的电阻大小与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比。
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任务二电工测量
万用表是维修中不可缺少的测试仪表，根据所应用的测量原理和测量结果显示方式的不同，又分为模拟式万用表和数字式万用表两大类。
模拟万用表是先通过一定的测量机构将被测的模拟电量转换成电流信号，再由电流信号驱动表头指针偏转，从表头的刻度盘上即可读出被测量的值。
MF—47型指针式万用表就属于模拟式万用表。
一、MF—47型万用表面板结构
该型万用表面板外形结构可以通过实物（如图2-1所示）首先找出：
表盘；指针；刻度线；欧姆调零旋钮；档位；交直流2500V插孔；直流5A插孔；机械调零螺钉；晶体管测试插孔；转换开关；红表笔插孔；公共端插孔。
图2-1MF-47型万用表面板结构
二、表头
提示：
万用表的主要性能指标取决于表头性能，表头灵敏度越高，内阻越大，则万用表性能越好。
表头，简单地讲就是指驱动指钉偏转的系统。
MF—47型万用表的表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表。
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三、表盘
表盘上共有6条标度尺和多种测量项目，如由上向下依次为：
①电阻标度尺；②交、直流电压及直流电流标度尺；③反射镜；④三极管共射极放大倍数标度尺；⑤电容容量标度尺；⑥电感系标度尺；⑦电平标度尺。
表盘上还附有一些字母、数字等符号。
其含义如水平放置使用、磁电系整流式仪表、绝缘强度式压6kV、仪表生产批准文号等我们了解以下即可。
图2-2表盘
四、换挡开关及使用须知
转换开关各种挡位设置如图2-3所示：
1.换挡开关注意事项
（1）使用前应仔细阅读说明书。
（2）使用前，检查表头指针是否处于零位。
若不在零位，则应调整机械调零旋钮，使其指针在零位。
（3）测量前，根据被测量的种类和大小，把转换开关置于合适的位置。
量程的选择，应使指针接近刻度尺满刻度的三分之二左右。
（4）对有反射镜的表盘，读数时应使指针与镜中的影像相重合，以减少读数误差。
（5）测量完毕，应将转换开关置于交流电压最高档，防止再次使用时不慎损坏表头。
（6）万用表应在干燥、无震动、无强磁场、环境温度适宜的条件下使用。
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2.换挡开关各档使用须知
图2-3转换档位
（1）直流电流的测量方法与注意事项
直流电流的测量范围为0～5mA和0～5A（专用插孔）共六个挡位。
①测量时，将转换开关置于相应的直流电量程挡。
②测量时，万用表一定要与被测电路串联。
③注意表笔的极性，被测电流经红表笔流入万用表，从黑表笔流出。
试触中，若事先不知被测点电流的方向，可采用试触的方法来确定若指针向右偏，说明红黑表笔接法正确；若指针向左偏，说明红黑表笔接反了，交换两表笔即可。
（2）直流电压的测量方法与注意事项
直流电压的测量范围为0～1000V和0～2500V（专用插孔）共八个挡位。
①测量时，将转换开关置于相应的直流电压量程挡。
若误用交流电压挡，读数将会出现误差，或为零；若误用电流档或电阻挡，会造成指针打弯或烧坏表头的后果。
②将表笔并联在被测电路的两端，且红表笔接高电位端，黑表笔接低电位端，否则容易撞弯指针。
若事先不知道被测处电位的高低，可参照直流电流的测量与注意事项③进行。
③养成单手操作习惯在黑笔上连接一个夹子，测量时先将黑表笔夹在被测电
路公共接地端，单手拿红表笔进行测量。
④表盘上一般都标明使用频率范围，一般在45～1000Hz，若被测交流电频率超过此范围，将会产生较大误差，此时数据仅为参考。
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⑤表盘上刻度尺是按正弦交流电的有效值来刻度的。
若被测值不是交流电的正弦量，将会产生较大误差。
（3）交流电压的测量方法与注意事项
交流电压的测量范围为0～1000V和0～2500V（专用插孔）共六个挡位。
①测量前，必须将转换开关置于相应的电压量程挡（若误用其它挡位，轻则损坏表针，重则烧坏表头）
②测量时
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